Hallå,
wie groß darf eine "Öffnung" innerhalb eines Blechkastens sein um die
Insassen vor atmosphärischen Blitzen zu schützen?
In Hochspannungsversuchen ist der Faradysche Käfig ja recht feinmaschig
(Maschendurchmasser ca. 10 mm). Ein Automobil dagegen hat recht große
Durchbrüche (Frontscheibe ca 150 mm) dennoch gilt ein Automobil
bezüglich Blitzen als Insassensicher. Warum?
Ist die Ausrichtung zur Blitzrichtung wichtig? Bietet also
beispielsweise eine Offnung im Dach wie bei einem
Dachfenster/Schiebedach den gleichen Schutz wie die Frontscheibe?
Wie schaut es mit Cabrioverdecks aus nichtleitenden Materialen aus - ist
bei Gewittern ein Softtop kritischer als ein Hardtop?
Med vennlig hilsen
Das Auto ist kein Faradayscher Käfig im Eigentlichen Sinn, aber bei
(fast) allen KFZ ist irgendein Karosserieteil mit Masseverbindung höher
als die Köpfe der Insassen. Komplett offene Geländewagen (mit
herruntergeklappter Frontscheibe) oder Cabrios bei denen der
Überrollbügel erst beim Kippen per Treibladung hochgeschossen wird,
werden wohl fast nie bei Gewitter bewegt.
Kleiner Rückblick in meine Unizeit:
Grundlage war ein senkrecht zum Lochmittelpunkt stehendes elektrisches
Feld.
In einer benachbarten Arbeitsgruppe wurden der Funkenüberschlag auf eine
gekrümmte Fläche getestet.
In einem Experiment wurde ein Lochverschluss, Durchmesser ca 10cm mit
einer kleinen Spitze in der Mitte in eine Halbkugel (d ca. 1m) eingebaut
und nach innen abgesenkt.
Bei einer Tiefe von ca. 5cm schlug die Entladung dann am Lochrand ein
und nicht mehr in der Mitte.
Genaueres kann ich leider nicht mehr sagen, es gab auch eine
theoretische Arbeit dazu.
Bei einem Gewitter ist durch den Regen die Frontscheibe, das Verdeck und
die Reifen nass. Dadurch ist eine ausreichende Leitfähigkeit vorhanden.
Selbst der in der DDR gebaute Trabant, der lediglich einen Metallrahmen
hatte und komplett mit Anabauteilen aus Duroplast mit
Baumwollverstärkung (ähnlich Pertinax) bestand, wurde bei einem Gewitter
vom Blitz getroffen und den Insassen passierte nichts. Zufällig war der
Fahrer auch noch ein Ing., der im Hochspannungsprüffeld arbeitete und so
seine beruflichen Erfahrungen bei der Auswertung der Brandmarken des
Einschlages nutzen konnte.
Ein weiterer Unterschied zwischen Prüffeld und echtem Gewitter ist, das
im Prüffeld meist die Hochspannung mittels Teslatrafo erzeugt wird
(Hochfrequenz), während bei einem Gewitter Gleichspannung auftritt. Auch
das spielt eine Rolle.
Wir haben in den 90ern Blitzschutz an Häuser gebracht, mit einer
Maschenweite von 20m..
Allerdings ist hier die Leitfähigkeit zur Erde besser als beim Auto.
Gerald B. schrieb:> Ein weiterer Unterschied zwischen Prüffeld und echtem Gewitter ist, das> im Prüffeld meist die Hochspannung mittels Teslatrafo erzeugt wird> (Hochfrequenz),
Quellen?
In den Hochspannungshallen in denen ich war gabs für solche Versuche
immer eine Kaskade mit eine entsprechende Kapazität (Kugel/Torus)
aufgeladen wurde.
Gerald B. schrieb:> Bei einem Gewitter ist durch den Regen die Frontscheibe, das Verdeck und> die Reifen nass. Dadurch ist eine ausreichende Leitfähigkeit vorhanden.
Gelentlich treten Blitz und Donner auch ohne zugehörigen Regen auf.
Gerald B. schrieb:> im Prüffeld meist die Hochspannung mittels Teslatrafo erzeugt wird
Nein, dort werden Marx-Generatoren eingesetzt, die erzeugen
Gleichspannung
@Sinus Tangentus (micha_micha)
>> im Prüffeld meist die Hochspannung mittels Teslatrafo erzeugt wird>Nein, dort werden Marx-Generatoren eingesetzt, die erzeugen>Gleichspannung
Man kann auch mit einem normalen 50Hz Trafo einen Durchschlag testen,
das wurde zumindest mal bei einer Schauvorführung gemacht.
Und selbst wenn beim Marx-Generator Gleichspannung zum Laden genutzt
wird, ist der eigentlich Blitz alles andere als Gleichspannung, sondern
schon ganz ordentlich Hochfrequenz. Nicht ganz umsonst arbeiten diverse,
öffentliche Blitzortungssysteme im Mittelwellenbereich.
Der Blitz selbst entstehr aber erstmal durch ein Gleichfeld. Dass durch
die steile Flanke bei der Zündung jeden Menge HF entsteht, ist eine
andere Geschichte.
@Sinus Tangentus (micha_micha)
>Der Blitz selbst entstehr aber erstmal durch ein Gleichfeld.
Wirklich? Wie entsteht dann der Durchschlag bei Wechselspannung? ;-)
Mensch Falk, dreh mir doch nicht das Wort im Munde rum:
Du schriebst im Zusammenhang mit HF von öffentlichen
Blitzortungssystemen, das heißt für mich: Gewitter mit Blitzen. Ist da
irgendwo Wechselspannung in den Wolken?
>> im Prüffeld meist die Hochspannung mittels Teslatrafo erzeugt wird
Im Praktikum für Hochspannungstechnik hatten wir "normale"
Transformatoren für 50 Hz.
Die Spannungsmessung wurde u.a. mit einer Kugelfunkenstrecke
durchgeführt.
Siehe z.B. Seite 32 von:
http://itet.hubjo.org/zf_hs_v10.pdf
Ich erlaube mir da altes HTL-Wissen aufzuwärmen:
Für die Frage, wo an einem Gebäude Blitzschutz notwendig ist, nehmen man
eine (virtuelle) Kugel mit 20m Radius und rolle sie gedanklich über die
Gebäudestrukturen. Jede Kante oder Spitze, welche von der Kugel berührt
wird, benötigt Blitzschutz.
Die genaue Herkunft für diese 20m kenne ich zwar nicht, ich denke aber,
daß das mit den Fangblitzen zu tun hat.
Bzgl. der Frage nach Auto & Co: Wie auch schon oben formuliert, ist ein
zumindest regennasses Fahrzeug ohnehin als Ganzes ein guter Leiter oder
wird einer, wenn ein Blitz einschlägt und alles ionisiert.
Aber auch wenn das Fzg. trocken ist, darf man nicht davon ausgehen, daß
es sich dabei um einen perfekten Isolator handelt. Jede Kante am
Fahrzeug führt zu hohen lokalen Feldstärken, an denen die Luft ionisiert
wird und damit potentieller Startpunkt für einen Fangblitz ist.
Þórr schrieb:> Als kritischer als das Cabrio-szenario betrachte ich inzwischen einen> mit Plane überdeckten Pritschenwaggen wie diesen:> https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0c/IFA_W50_LA-A_mit_2-achs_Anh%C3%A4nger_HL_50.02.JPG
Keine Angst, die Plane bleibt nicht von selbst an ihrem Platz. Die wird
von etlichen Metallbügeln gehalten, die meist noch mi Querstreben
verbunden sind. Einfach mal auf die Ladefläche klettern und sich das
ganze anschauen.
> Oder eben die PickUps die in der Erntezeit Landarbeiter auch auf der> offenen Landefläche schnell ins trockenen fahren:> http://www.wksimonsfeld.at/files/personentransport.jpg - schützt da ein> Metallbügel der über die Ladefläche gesteckt wird?
Das sind Erntehelfer in "weniger wohlhabenden Ländern", da gibts erstens
reichlich Nachschub und zweitens keine Berufsgenossenschaft, die dumme
Fragen stellt. Also auch kein Problem...
Jürgen Wissenwasser schrieb:> Ich erlaube mir da altes HTL-Wissen aufzuwärmen:> Für die Frage, wo an einem Gebäude Blitzschutz notwendig ist, nehmen man> eine (virtuelle) Kugel mit 20m Radius und rolle sie gedanklich über die> Gebäudestrukturen. Jede Kante oder Spitze, welche von der Kugel berührt> wird, benötigt Blitzschutz.> Die genaue Herkunft für diese 20m kenne ich zwar nicht, ich denke aber,> daß das mit den Fangblitzen zu tun hat.
Das sind empirisch gewonnene Erfahrungswerte, die einen brauchbaren
Kompromiss aus Kosten und Wirksamkeit bieten.
Jürgen Wissenwasser schrieb:> Für die Frage, wo an einem Gebäude Blitzschutz notwendig ist, nehmen man> eine (virtuelle) Kugel mit 20m Radius und rolle sie gedanklich über die> Gebäudestrukturen. Jede Kante oder Spitze, welche von der Kugel berührt> wird, benötigt Blitzschutz.
in diese 20m-Kugel passt ja ein ganzes 4-stöckiges Wohnhaus rein wenn es
nicht zu breit ist. Heißt das, daß ich erst für dickere Wohnblöcke
überhaupt einen Blitzableiter bräuchte?
Warum haben dann auch normale neue 1-Familienhäuser einen?
Es geht nicht drum was in die Kugel reinpasst sondern was sie berührt
wenn man sich vorstellt wie man sie durch die Gegend rollt. Deswegen
brauch ein Haus in einer Häuserschlucht keinen Blitzableiter weil die
Kugel auf den umgebenden Häusern rollen würde. Und deswegen braucht ein
freistehendes minihaus einen Blitzableiter weil eine Kugel es beim
drüberrollen berühren würde.
Jürgen Wissenwasser schrieb:> Bzgl. der Frage nach Auto & Co: Wie auch schon oben formuliert, ist ein> zumindest regennasses Fahrzeug ohnehin als Ganzes ein guter Leiter oder> wird einer, wenn ein Blitz einschlägt und alles ionisiert.
Also für einen Blitzschutz muss man manche Fahrzeuge erst benässen - das
klingt für mich nicht nach einer hinsichtlich Schutz vor elektrischen
Feldern durchdachten Konstruktion. Hinsichtlich des Plastikbombers
Trabant hab ich das gefunden:
http://trabitechnik.com/index.php?lang=de&page=15&page_number=8
Ich nehme mal an das der Text authentisch ist. Dann zeigt der das ein
-trockener Trabant durchschlagen wird
-eine einfache Metallleiste zumindest füt den Blitzschutz reicht
-es aber zu Sekundärwirkungen kommen kann, die auch "nicht angenehm"
sind
Interessant wäre noch die Wahrscheinlichkeit von "Trockengewitter", hat
da jemand belastbares Material? Für Notamerika findet man bspw. das:
http://www.stern.de/politik/ausland/hintergrund-trockengewitter---blitze-ohne-regen-3286134.html> Aber auch wenn das Fzg. trocken ist, darf man nicht davon ausgehen, daß> es sich dabei um einen perfekten Isolator handelt. Jede Kante am> Fahrzeug führt zu hohen lokalen Feldstärken, an denen die Luft ionisiert> wird und damit potentieller Startpunkt für einen Fangblitz ist.
Käfig aus schlechten Leiter ist wohl auch nicht ganz unproblemtisch.
Zwar werden die Insassen geschützt, eskommt aber zu hohen Temperatur die
zu Strukturschäden führen. Da hat wohl die Luftfahrt mit ihren
Kohlefaserfliegern einiges lernen müssen:
https://www.lufthansa-technik.com/de/lightning-strikes
Interessant das das Wasser das vor dem Blitz schützt selbst zur Gefahr
werden kann (Dampfexlosion) -> aber das führt von der eigentlichen Frage
zu den elektrischen Effekten weg.
Schon mal vielen Dank für die Denkanstöße.
