老高说事，如何保护船只免受闪电的损害？

简介

“老高说事”，是海之蓝游艇与高德华先生合作开辟的专栏，海之蓝游艇公众号将不断推送老高撰写的关于海洋生活、游艇港运营管理、游艇维修管理等相关的专业文章，旨在推广游艇生活，传播游艇文化。文章版权属作者所有，如需要转载，请通过公众号后台申请，未经作者及海之蓝同意，不得转载，作者：Godfrey Zwygart (高德华)。

在三亚夏季的雷雨季节，偶尔有船只被雷电击中，为此，我结合自己的经验并做了一些研究，希望能解答很多游艇船东还有船长关心的问题。什么是闪电？船只会吸引闪电吗？万一遇到雷暴，应该做些什么？最重要的是，如何保护船只免受雷击的损害？

1.什么是闪电？

闪电很难研究，而且很难准确预测它们的行为，很长一段时间都被认为“上帝之火”，是天神发怒的表现。简单来说，闪电源于高处带电荷的雷雨云和地球表面之间巨大的电位差。一开始，云层底部产生的微弱负电荷，在逐渐向地面传播的过程中电荷越积越多电场越来越强，并逐级产生一些列电压高达1亿伏的电离气柱（长150英尺，每次持续时间仅1微秒），并且形成很多的线状分支，各自搜索地面上的物体，如高杆、大树或屋顶等。这些负电荷分支的触角不断向下伸展，并在距离地表100-300英尺左右，吸引了地面上庞大的正电荷，此时巨大的电流（高达30000安培，持续时间仅1微秒）从地面直向上涌去，猛烈撞击形成电弧，形成一道明亮夺目的闪光。虽然我们常看到闪电是自上而下的，但实际却是自下而上。

 
闪电在任何地方都有可能发生，但相较于其他地方，由于高温湿热的环境和更高的静电率，热带地区往往更容易产生闪电。每年夏季，印度洋和南海中部（巴拉望沿岸）常常能看到大量的雷电，尤其是在日落时分。在美国，国家雷电探测网络（NDLN）的数据显示，南部各州特别是佛罗里达州的闪电频率远高于其他州。
 
此外，闪电的目标完全是随机的，可以打击任何东西，包括船只和人。据统计，男性更容易被闪电击中。美国过去10年的数据显示，闪电造成的死亡事故中，82%为男性。而在世界范围内，每年平均一百万人中就有一人被闪电击中。

 
2.一些闪电与游艇的数据

来自美国船舶保险公司关于闪电索赔的统计中，展示了一些有趣的数据。第一，船越大，被闪电击中的几率就越大，而小船几乎很少被雷击。

第二，帆船比动力艇更容易被击中，而双体船似乎最容易吸引闪电，平均下来，双体帆船被雷击中的概率是普通游艇的4.6倍。

3.闪电的危害

如果船只没有正确接地，闪电会击中避雷器、桅杆或天线，并通过接地系统或船上任何其他的金属部件传播。此外，需要注意的是，即使最好的避雷防护也不能100%保证人员和设备的安全。然而有趣的是，避雷器会形成一个覆盖地面的圆锥形安全区域，其半径是避雷针长度1.5-2倍。

如果接地不充分，通过船体金属部件的高压电流会破坏这些部件，以及附近的的玻璃钢船体。根据保险公司的数据，大多数的船只索赔涉及电子和电气设备，但也可能产生更严重的损坏，如：
• 贯穿船体的配件爆裂(致使船下沉）
• 起火
• 金属配件附近形成漏洞
• 船体配件附近开裂
 

4.必要的防护措施

首先要明白，避雷系统都不是为了防止雷击而设计的，而是给闪电提供一个安全的放电通道。通常，所有的大型动力艇和超级游艇都安装了避雷针，船厂也经常宣称帆船上的桅杆也是避雷器，但需要注意的是，这种情况只有在桅杆或桅杆支撑装置直接连接接地系统才成立。如果桅杆仅仅只是立在基座上而没有接地，电流就会通过桅杆向下传导至横桅索和电缆。

 
幸运的是，现代技术提供了很多解决方案，尽管这些方案跟1760年本杰明·富兰克林发明的避雷针相比，并没有什么太大的变化，但效果不容置喙。对此，美国船艇协会（ABYC）给出以下建议：
• 避雷装置导电体必须笔直，而且要能够承受高压电流，主要的“向下”传导的导体，其线缆横截面建议采用4 AWG（美国电缆标准，即21mm2），或者欧标25mm2线缆，如下图所示；
• 对于非金属船体船型，船体和水要有足够大的接触区域以保证提供一个低阻通路（美国船艇协会ABYC建议，海水0.1立方米，淡水则需要更大），而对于金属船壳船型，虽然船体天然与大海有庞大的接触区域，但也需要确保船上电器设备与船体之间保持紧密连接；
• 大型金属物件如油箱、发动机等必须接地，以减少“旁侧闪路”的风险，不然闪电会从一个导体直接跳跃到另外一个导体，而这种方式似乎也是个良好的导电通路。同样的，闪电也可能会从线缆的拐弯处跳出来，所以如果一定要拐弯布线的话，角度不应超过90度，而且弯曲半径越大越好。
  

根据个人经验，我会建议用更大的铜线来接地。多年前，作为一名造船工人，我参与建造了一批72英尺的帆船，桅杆安装了避雷针，并在桅杆内部用一条100mm2（是上文美国船艇协会推荐线缆的4倍）的电线直接接到基座一块大黄铜接地板上。20年间，这些帆船（36艘）航行于世界各地，特别是加勒比海地区，但没有一艘船因为遭受雷击而出现损害。
 
在船上，可以通过安装TVSS电涌保护器保护电子设备，这些装置的工作方式类似保险丝，出现瞬时高压时能在极短的时间内切断电流，从而避免损害电子设备，而且价格便宜，易于更换。在一些大型豪华游艇上，配备了很多精密、昂贵的电子设备，有时候需要把它们安装在一个可以关闭的密封系统中，必要时可以和其他设备完全隔绝。

 
最后，不得不提一下，有必要为你的爱船购买合适的保险。在西方国家，大多数船只都会购买保险来规避闪电带来的损失。如果你的船遭受雷击，记得在提交的报告里附上受损的设备照片，并妥善保留受损设备以待保险公司查验。
 

5.船只如何应对雷击
 
做好随时应对雷暴天气的准备！

如果船只停泊在港口：
• 切断岸电并妥善存放好电缆；
• 关闭所有电源和电力开关；
• 关闭所有电子设备；
• 断开所有电气设备(如电视机等)；
• 把你的手持设备（如GPS、电话）放在微波炉里，微波炉可以起到类似一个法拉第笼的作用，可以防止闪电损害里面的手持设备；
• 确保船底舱没有水；
• 确保你的消防设备准备就绪。

*备注：法拉第笼（Faraday Cage）是一个由金属或者良导体形成的笼子，可以防止电磁场进入或逃脱。外壳接地的法拉第笼可以有效地隔绝笼体内外的电场和电磁波干扰，这叫做“静电屏蔽”。许多仪器设备采用接地的金属外壳可有效地避免壳体内外电场的干扰。高压带电作业操作员的防护服就是用金属丝制成，接触高压线时形成等电位，人体不通过电流，起到保护作用。

万一船在海上碰到雷暴：
• 如果你的船没有配备避雷针，最好按照上面的建议操作，直到风暴结束；
• 如果可以，所有船员都要待在船内；
• 实在不行，所有船员都应待在船的中心区域(桅杆形成的圆锥形安全区域内)；
• 如果你需要在外面掌舵，务必船上能使你与甲板隔离的鞋子，并在闪电来临时，确保自己不要触碰任何东西。
最后，祈祷吧，祝你好运！！！
 
参考资料：
NewsHound 2016 Andy Ridyard - James Coté www.cotemarine.net - Ewen MThompson. 
Lightningand Boats, University of Florida Sea Grant -  By Beth A. Leonard 2015 - Sailworld, Jolly parrot, Boat US.

关于高德华

   Godfrey Zwygart高德华（法籍）： 高德华先生长期旅居台湾和大陆，说得一口流利的中文，熟悉亚洲特别是中国游艇行业，拥有船长及轮机长证书，拥有港口运营管理经历及航海经历。自2007年以来，他在中国各地培训了众多的中国员工和游艇船员。2010 年，高德华受邀担任中国最新游艇码头开发项目的负责人，并将它打造成为中国乃至亚洲地区最引人瞩目的游艇码头项目之一，跻身顶级行列，是一位熟悉游艇港运营管理、游艇使用管理，热爱海洋生活的专家。 

高德华先生联系方式
邮箱：Laogao@geeepsy.com
微博：weibo.com/u/6504868638

更多航海用品

请进海之蓝游艇商城

原创 | 高德华

编辑 | 海之蓝

欢迎投稿 | yachter@yachter123.com