Если вы желаете, чтобы ваши замечания сопровождались какими-либо образцами, я буду признателен, если, по возможности, их длина не будет превышать пяти дюймов.
I am,
Your obedient Servant,
G. J. SYMONS,
Secretary to the Conference.
ВОПРОСЫ.
(It is requested that the replies be written on foolscap paper, on one side only, and that they be numbered in accordance with the questions.)
1. Форма, размеры и материал, обычно используемые вами для приемников молниеотвода.
2. Материал и размеры молниеотвода.
3. Соблюдается ли какое-либо определенное соотношение между длиной и сечением проводника, и если да, то какое?
4. Соединения, как они выполняются.
5. Крепление к зданию, как оно выполняется.
6. Заземление, как оно формируется и каков его объем.
7. Размер предполагаемой защищаемой площади.
8. Если имеется более одного приемника, увеличивается ли размер молниеотвода?
ОТВЕТЫ.
39, Wapping, London, E.
1. Приемники молниеотвода изготавливаются из медной трубки диаметром ⅝ дюйма и толщиной 1/16 дюйма [A. 0,11 дюйма]. В верхний конец трубки вставляется 15-дюймовый медный стержень, заостренный на конце, в который закреплены 3 или более стержня меньшего размера диаметром около ¼ дюйма [A. 0,05 дюйма], каждый из которых заострен и подведен к основному стержню по кривой (не под углом). Следующая часть трубки, до 9 дюймов от нижнего края, заполнена жестким железным стержнем для прочности, а нижний конец трубки оставлен открытым для приема троса. Это составляет то, что называется «наконечником». Длина этих наконечников варьируется от 2–3 до 8–10 футов при использовании для зданий. Для башни с плоской крышей потребуется гораздо более высокий наконечник, чем для вершины шпиля.
Иногда наконечники покрывают платиной, что мы считаем совершенно излишним.
2. Молниеотвод представляет собой просто проволочный трос, варьирующийся по размеру, чаще всего диаметром ⅜, ½ или ⅝ дюйма [A. 0,11, 0,20 или 0,31 дюйма]. Эти тросы изготавливаются в двух различных формах: одна диаметром ⅜ дюйма [A. 0,11 дюйма], наиболее подходящая для использования на судах, состоит из 49 медных проволок № 18 по калибру, каждая проволока имеет длину окружности 0,157 дюйма [A. 0,002 дюйма]; общая длина окружности или поверхность всех 49 проволок равна 5,693 дюйма [A. 0,11 дюйма], или, скажем, равна поверхности медной ленты шириной 2,846 дюйма — т. е. при измерении обеих сторон ленты.
Другой тип, скажем, диаметром ½ дюйма [A. 0,20 дюйма], часто используемый для высоких зданий, состоит из 7 медных проволок № 7 по калибру, каждая проволока имеет длину окружности 0,581 дюйма [A. 0,027 дюйма]; длина окружности или поверхность 7 проволок равна 4,067 дюйма [A. 0,19 дюйма], или, скажем, равна поверхности медной ленты шириной 2,033 дюйма.
3. Определенного соотношения между длиной и сечением проводника не соблюдается. Мы считаем, что сечение должно быть одинаковым, независимо от длины, так как мы не наблюдаем, чтобы интенсивность молнии менялась при прохождении через проводник большей или меньшей длины. Довольно распространенное мнение, что для невысокого здания достаточно меньшего проводника, мы считаем ошибочным, так как не находим никаких данных, свидетельствующих о том, что молния при своем нисхождении теряет какую-либо часть своей силы, пока она фактически не войдет в землю.
4. Медный трос соединяется с приемником молниеотвода путем введения конца троса в трубку в нижней части приемника на расстояние около 9 дюймов и закрепления его 3 медными заклепками. В молниеотводе нет никаких других соединений — это особенность, имеющая гораздо большее значение, чем иногда признается.
5. Приемник молниеотвода пропускается через два прочных керамических изолятора, которые обычно крепятся к зданию двумя прочными оцинкованными железными скобами. Иногда приходится прибегать к другим способам крепления приемника, так как некоторые заводские дымовые трубы покрыты железом, а здания различных форм требуют индивидуального подхода в зависимости от обстоятельств. Закрепив приемник, трос можно проложить вниз по зданию с наиболее удобной стороны и закрепить с интервалами в 6 или 8 футов, в зависимости от обстоятельств, с помощью стеклянных изоляторов, поддерживаемых медными кронштейнами. Тросу следует придать наиболее прямой путь от верхней точки до земли, тщательно избегая всех углов, особенно острых, насколько это возможно, и при прокладке его следует держать вдали от любого другого металла в здании.
Есть три вопроса, на которые мы хотели бы обратить особое внимание, а именно:
Изоляторы, углы и соединения, металл в здании.
Изоляторы. — Когда около 1837 года были впервые представлены тросовые медные молниеотводы, произошел случай, который сразу доказал эффективность молниеотвода и подсказал использование изоляторов. Покойный г-н Эндрю Смит, гражданский инженер, оснастил заводскую дымовую трубу в Ист-Лондоне тросовым молниеотводом, который был прикреплен к трубе железными скобами. Во время сильной бури, произошедшей вскоре после этого, было видно, как молния прошла по молниеотводу, который остался совершенно неизменным; однако при осмотре трубы было обнаружено, что кирпичная кладка получила сотрясение в местах расположения большинства, если не всех, скоб, что показывает, что молния при прохождении израсходовала часть своей силы на железные скобы. Вероятно, если бы скобы были сделаны из более толстого железа и расположены так, чтобы отходить от молниеотвода плавными кривыми внутрь, вместо того чтобы быть забитыми в стену под прямым углом к молниеотводу, сотрясения были бы гораздо более сильными, чем это было на самом деле.
Углы и соединения. — Любому должно быть очевидно, что молния, как и любое другое вещество или объект, движущийся с высокой скоростью, будет сильно задерживаться при необходимости поворачивать за углы. Также следует помнить, что молния обладает интенсивным жаром, и при движении по прямой линии эффект ее жара теряется в скорости движения; но при прохождении угла ее мгновенная пауза (слишком короткая для вычисления) иногда достаточна для создания жара, способного расплавить проводник в углу. По этой причине следует избегать всех углов, заменяя их плавными кривыми с направлением вниз.
Углы в трубчатых медных молниеотводах вдвойне нежелательны, так как, имея соединения, а также углы, они подвержены риску разъединения под воздействием жара. Было бы трудно, если не невозможно, установить трубчатый молниеотвод иначе, чем по прямой линии от конца до конца, без этого двойного недостатка. Подобные возражения в большей или меньшей степени относятся и к медным ленточным молниеотводам, так как они изготавливаются с соединениями и при установке обычно проводятся через столько углов, сколько встречается на их пути. Они не так легко следуют всем изгибам здания, как трос, основанный на принципе кривых.
Плоские ленточные молниеотводы, состоящие из комбинации нескольких оцинкованных железных и медных проволок, — это просто легкомыслие.
Металл в зданиях. — Принимая проводимость меди в 7–10 раз выше проводимости железа, вероятно, следует, что если два стержня, один из меди, другой из железа, в этих пропорциональных размерах, соединить в одном общем приемнике или наконечнике и провести одним и тем же путем к земле, то по ним, возможно, пройдет одинаковое количество флюида. Исходя из этого принципа, мы избегаем соседства с любым металлом в здании, особенно если он находится в больших массах, таких как механизмы и т. д.
Судовые молниеотводы. — При установке тросового молниеотвода на такелаж судна достаточно пропустить его через отверстие в клотике, чтобы конец выступал примерно на 6 дюймов над клотиком. Его можно удерживать штифтом или клином, пропущенным через трос вплотную над клотиком, а затем провести вниз по грот-стень-бакштагу (к которому его следует привязывать через равные промежутки пряжей) к планширю, где достаточную длину молниеотвода следует держать в бухте, чтобы он мог достигать воды в любом положении судна. В штормовую погоду бухту можно развязать, и под собственным весом конец опустится в море, как требуется. Иногда трос крепится у планширя к полосе листовой меди шириной около 3 дюймов, которая прибивается вдоль борта судна до тех пор, пока не встретит обшивку в нижней части. Медная полоса должна перекрывать обшивку на несколько дюймов. Можно заметить, что этот тип молниеотвода, оснащенный бухтой у планширя, не имеет никаких соединений и идет почти по прямой линии прямо от клотика в воду.
Медные ленточные молниеотводы, врезанные в мачту и проведенные через корпус судна, нежелательны и небезопасны, так как при прохождении через каждую часть мачты они требуют подвижных соединений, чтобы позволить поднимать или опускать различные части мачты по мере необходимости. Эти соединения представляют собой угловые прерывания, которые могут выйти из строя, а при прохождении через корпус любой разрыв ленты в этой части или соседство с другими металлами могут привести к серьезным последствиям. Безусловно, нет никакой необходимости проводить молнию через судно, когда более безопасным и гораздо более простым методом ее можно держать полностью снаружи.
На небольших судах, где грот-мачта значительно выше других мачт, может быть достаточно оснастить молниеотводом только эту мачту, но на больших судах, особенно на длинных пароходах, где мачты находятся на значительном расстоянии друг от друга, каждая мачта должна иметь молниеотвод.
Мы не видим ни в теории, ни на практике никакой необходимости защищать реи молниеотводами, хотя и не исключено, что при отсутствии молниеотводов на мачтах реи могут получить повреждения, в то время как мачты останутся невредимыми.
6. Конец троса следует закопать во влажную землю и провести по кривой на 5–6 футов от фундамента. В глинистой почве и на теневой стороне здания достаточно глубины около 3 футов под поверхностью; но в более легком грунте, и особенно на солнечной стороне, его следует закапывать на глубину 6–7 футов, чтобы обеспечить достаточную влажность в любое время года.
7. Поскольку путь, по которому молния приближается к земле, очень извилист, трудно с уверенностью определить размер защищаемой площади; но, учитывая отсутствие повреждений самых удаленных частей крыш зданий, которые были должным образом оснащены молниеотводами за последние 40 лет, мы полагаем, что защищаемую площадь можно считать равной от 3 до 5 или 6 высот молниеотвода.
8. Когда используется два или более приемника, основной трос следует несколько увеличить; в противном случае совокупное количество флюида, полученное на нескольких наконечниках, может оказаться слишком большим для общего канала.
WILKINS & WEATHERBY.
Dora Street, Limehouse, E.
Мы подтверждаем получение вашего ценного сообщения от 14-го числа прошлого месяца и с большим удовольствием представляем на рассмотрение Конференции следующие ответы на их вопросы. Мы постарались сделать их максимально ясными, но трудно адекватно описать нашу систему на бумаге, и мы предлагаем на рассмотрение Конференции целесообразность показа любому комитету, который они могут назначить, одного или двух из многочисленных общественных зданий, оснащенных нами.
Любые дополнительные сведения или чертежи, которые вам могут потребоваться, мы будем рады вам выслать; и с большим удовольствием добавляем, что любые услуги, которые мы можем оказать вам в ваших ценных исследованиях, к вашим услугам.
1. Пятиконечный медный стержень, острые концы которого посеребрены, и одиночные наконечники на высоких дымовых трубах в количестве четырех или пяти.
2. Сплошные медные ленты или трубки, «как в присланных образцах», являющиеся простой, долговечной, дешевой и наиболее емкой формой для безопасного отвода сильного удара молнии, ленты шириной от 1 до 3 дюймов и толщиной ⅛ дюйма [A. 0,12–0,37 дюйма], а трубки диаметром от ¾ до 1½ дюйма и толщиной ⅛ дюйма [A. 0,24–0,54 дюйма].
3. Да; опыт доказал, что для основного молниеотвода обычных домов следует использовать ленты не менее 1½ дюйма [A. 0,18 дюйма], с лентами ¾ [A. 0,09 дюйма] – 1 дюйм [A. 0,12 дюйма] для ответвлений, и ленты от 2 до 3 дюймов [A. 0,24–0,37 дюйма] в качестве основного молниеотвода для зданий большой площади, с 1–1½ дюйма [A. 0,12–0,18 дюйма] для ответвлений; или, в случае дымовых труб, трубка от ¾ до 1½ дюйма [A. 0,24–0,54 дюйма] для основного молниеотвода и плоская лента от 2 до 3 дюймов [A. 0,24–0,37 дюйма] для их верхушек.
4. Ленты поставляются длинными отрезками, соединяются внахлест, плотно клепаются и пропаиваются, образуя непрерывную ленту; трубки имеют патентованные вставные соединения, верхний конец обтачивается и вставляется в нижний конец, который рассверливается, и трубка образует непрерывную линию снаружи и внутри.
5. Медные держатели, соответствующие форме и размеру молниеотвода.
6. Не менее 30 футов медных лент от 1½ до 2 дюймов [A. 0,18–0,24 дюйма] в двух или трех ответвлениях, с вилками на конце каждой ленты, и, если поблизости нет воды, траншеи наполовину заполняются углеродистыми материалами и хорошо поливаются, так как этот материал легко впитывает малейшую влагу и удерживает ее, будучи сам по себе лучшим проводником. Но многое будет зависеть от характера грунта; ибо если фундамент меловый или скальный и до воды добраться невозможно, ответвления в землю должны быть как минимум удвоены, а траншеи глубже и заполнены углеродистыми материалами и землей.
7. Наш опыт показывает, что при наличии других факторов ни одна значительная площадь не защищена одиночным стержневым молниеотводом. Дымовые трубы, выложенные углеродом в виде сажи, вместе с нагретыми газами вызывают разрежение в атмосфере и образуют более легкий путь для электрического флюида. Крыши и здания, имеющие большие массы металлов, с большей вероятностью будут влиять на молнию, чем одиночная линия медного стержня, обычно устанавливаемая. Было много случаев, когда дымовые трубы шириной от 4 до 9 футов поражались молнией напротив молниеотвода, а свинцовые крыши, желоба, свинцовые коньки и т. д. — на расстоянии от 10 до 20 футов от стержневого молниеотвода.
8. Нет; используемая нами система отвода исключает это, так как линии отвода достаточны.
Замечания.
Благодаря нашей тесной связи с покойным сэром Уильямом Сноу Харрисом, советником Короны в течение более двадцати пяти лет по вопросам молниеотводов для военно-морского флота, и сделав молниеотводы нашим особым практическим изучением в течение тридцати пяти лет, нам можно простить несколько замечаний по защите зданий от молнии.
Мы хотели бы, во-первых, сказать, что система молниеотводов, устанавливаемая нами сейчас, основана на этом многолетнем опыте и на фактах, собранных за этот период, об авариях со зданиями, имеющими обычную одиночную линию отвода, а также на практическом успехе молниеотводов на флоте.
Форма молниеотводов, используемая нами, была принята после значительного опыта как наиболее простая, прочная, долговечная и емкая форма молниеотвода для безопасного отвода сильных ударов молнии.
Вместо изоляторов в качестве креплений мы используем медные держатели, так как обнаружили, что первые опасны и бесполезны, поскольку стекло, будучи непроводящим, при расширении и нагреве электрического флюида, будучи ограниченным, ломалось и вызывало небезопасное сотрясение; также является недостатком, когда молниеотвод находится вдали от здания, так как почти каждый материал в природе помогает, не умаляя, безопасному разряду электрического флюида через хороший медный молниеотвод. Мы обнаружили, что медный проволочный трос, обычно применяемый, редко имеет диаметр более ⅜ дюйма; но однажды мы сняли с башни церкви Св. Марии в Тонтоне медный проволочный трос диаметром ⅞ дюйма [A. 0,60 дюйма], который, как говорили, был изготовлен специально на заказ — безусловно, самый большой, который нам когда-либо встречался; но он не обеспечил необходимой защиты во время грозы, которая нанесла большой ущерб башне и крыше церкви. Поскольку емкость или вес меди являются наиболее важными для безопасного отвода, медный проволочный трос очень обманчив в этом отношении, что видно из следующих сравнений, а именно: медный проволочный трос диаметром ⅜ дюйма [A. 0,11 дюйма] весит 2¾ унции на фут, что не равно простой сплошной ленте шириной ⅜ дюйма и толщиной ⅛ дюйма [A. 0,046 дюйма], которая весит 2,907 унции на фут. Медный проволочный трос диаметром ½ дюйма [A. 0,20 дюйма] весит 5 унций на фут, что не равно сплошной ленте шириной ¾ дюйма и толщиной ⅛ дюйма [A. 0,092 дюйма], которая весит 5,814 унции на фут. Медный проволочный трос диаметром ⅝ дюйма [A. 0,31 дюйма] весит 9½ унций на фут, что не равно сплошной ленте шириной 1¼ дюйма и толщиной ⅛ дюйма [A. 0,153 дюйма], которая весит 9,690 унции на фут. Это самый большой размер проволочного троса, который производится или используется.
Из вышесказанного видно, какая защита может быть обеспечена молниеотводами такой малой емкости; и мы можем добавить, что сплошные ленточные молниеотводы того же веса, превосходящие во всех отношениях, могут быть установлены менее чем за половину стоимости проволочного троса, фут за футом.
Медные цепи и медные проволочные ленты в качестве молниеотводов ведут себя настолько неопределенно при проверке гальванометром, что их никогда не следует использовать.
Следует избегать железа в любом виде из-за его более низкой проводимости и полной бесполезности в ржавом и разрушенном состоянии.
Что касается испытаний гальванометром, то простая проверка молниеотводов не является доказательством безопасности самого здания. Мы проверяем не только молниеотводы, но и здание, чтобы доказать, что оно находится под безопасной защитой во время грозы.
В заключение мы хотели бы заявить, что наша патентованная система защиты заключается в применении одного или нескольких основных медных молниеотводов и заземлителей, размеры которых зависят от высоты и площади здания, установке медных лент на каждую дымовую трубу и их соединении, а также соединении всех металлов на крышах с ними и с основным молниеотводом, чтобы не было контура, по которому электрический флюид мог бы ударить, не имея выхода к основному молниеотводу.
Для высоких заводских дымовых труб мы устанавливаем медную ленту вокруг верхушки и четыре наконечника на ней, соединенные с основным молниеотводом.
Для получения дополнительной информации мы настоятельно просим внимательно ознакомиться с прилагаемыми брошюрой и документами.