不耗能的提前持久放电的防雷方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种不耗能的提前持久放电的避雷方法及设备。通过受感金属球状体受感应而产生的与雷云电荷异号的感应电荷汇聚到底端并指向上空的金属放电针的顶端，该受感金属球状体受感应而产生的与雷云电荷同号的感应电荷则经防雷设备的接地金属体流入大地，实现防雷设备不耗能的静电感应过程；雷云电荷在地表上的电场强度增大时，汇聚到放电针顶端的感应电荷在针顶端附近的电场强度已超过击穿空气的电场强度而产生尖端放电实现不耗能的提前持久放电的防雷过程。防雷设备由金属放电针、受感金属球状体、接地金属体自上而下依次连接构成。本发明专利技术不但防雷效果较好，防雷半径较大，且设备结构简单，又牢固耐用，适用于常规各类建筑物的防雷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种防雷方法及防雷设备，尤其是一种不耗能的提前持久放电 的防雷方法及设备。
技术介绍
防(避)雷的实质，是使空间电荷(包括雷云电荷、雷电电荷、雷云周围 的电荷)与地电荷的中和过程发生在人为设置的防雷设备电路中。富兰克林早在1752年首先专利技术了避雷针(设备)，使下行雷电闪击至避雷针接闪器附近时 被吸引到接闪器顶端，经避雷针及其接地电路导入大地，实现了避雷。这种避 雷称为被动避雷，避雷设备结构较简单，不耗能，避雷效果不够理想。后来， 匈牙利物理学家斯奈德专利技术了主动避雷的方法及其相应的避雷设备，这种避雷 设备的接闪器有放射源，结构较复杂，消耗放射源的a射线的能量来实现长久 的产生空气等离子的过程，而空气等离子密度达到一定程度时能够导电，可在 较远处诱导下行雷电击往放电针，但是空气等离子很不稳定，会在较短的时间 内复合成中性空气分子。其避雷效果较好。再后来，欧洲人专利技术了另一种主动 避雷方法及其相应的避雷设备(例如法国的伊丽达、卫星防雷设备)，该设备的 接闪器较复杂，内有因下行雷电将至而激发尖端放电的电路，不耗能(人工创 造的能量)而依靠下行雷电的电场能可在雷电闪击到达前的数十微秒钟内受激 触发产生尖端放电，生产出空气离子，可诱导下行雷电自较远的上空闪击至接 闪器的放电针尖端，达到防雷效果。经对比可看出三种避雷各有不足之处，需 要改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供不耗能的提前持久放电的防(避)雷方法及以该方法 为依据而制造的相应的结构简单的避雷设备，借助该设备即可在上空的雷云发 生对地闪击之前就自动产生了不耗能的提前持久放电、向上空输送大量的与雷 云主体电荷异号的空气离子，达到不耗能的提前持久放电的防雷效果。本专利技术所采取的技术方案是① 在雷云电荷电场中防雷设备的受感金属球状体受感应而产生的与雷云电 荷异号的感应电荷汇聚到底端联接在其上表面并指向上空的防雷金属放电针的 顶端，该受感金属球状体受感应而产生的与雷云电荷同号的感应电荷则经防雷 设备的接地金属体流入大地，实现防雷设备不耗能的静电感应过程；② 雷云电荷在地表上的电场强度逐渐增大但未达到地闪雷击的临界电场强 度时，汇聚到该防雷金属放电针顶端的感应电荷在针顶端附近的电场强度已超 过击穿空气的电场强度而产生尖端放电，实现防雷设备不耗能的提前持久放电 的防雷过程。实现防雷设备不耗能的提前持久放电的防雷过程，就是使地电荷的定向移 动自大地经该防雷设备的接地金属体、受感金属球状体、防雷金属放电针，最 后从该放电针顶端的气体电路迁移往上空，同时，空间电荷反其道而行之。本专利技术的防雷设备包括防雷金属放电针，其特征是防雷金属放电针、受 感金属球状体、接地金属体自上而下依次连接构成。防雷金属放电针是底端联接受感金属球状体的上表面的金属棒状体，包括 带尖端的或不带尖端的金属棒状体、金属塔状体或金属锥状体，数量为1根至 50根。受感金属球状体包括实心或空心的受感金属球状体，其数量为l个至8个。 受感金属球状体的平均半径是防雷金属放电针顶端的平均半径的3至1000倍。受感金属球状体的下表面联接有附属金属支持杆。 接地金属体是楼房钢筋结构体。接地金属体是由楼顶的金属塔体与楼房钢筋结构体联接的共构体。 实现本防雷方法专利技术相应的基本的防雷设备(以下简称本防雷设备)，是具 有由防雷金属放电针、受感金属球状体、接地金属体等三种部件自上而下依次 连接而成的防雷设备，其为实现本专利技术的两个电学过程的载体。在雷云电荷电场中，利用静电感应这一自然规律，使受感金属球状体的上表面产生异号电荷， 这些电荷在电场力作用下汇聚到底端联接着受感金属球状体上表面的指向上空 的防雷金属放电针的顶端，随着雷云电荷的电场强度的不断增大，防雷金属放 电针的顶端的积聚电荷也不断增多，此处附近的电场强度也不断增大，当此处附近的局部电场强度超过击穿空气的电场强度20~25千伏/厘米时，此处附近 就开始产生持久的尖端放电；该尖端放电的电流由大地依次经过接地金属体、受感金属球状体，防雷金属放电针进入该放电针顶端的气体电路，气体电路的 长度就是尖端放电时被击穿的空气长度，通过气体电路后的地电荷，在电场力 和对流空气的推动力的共同作用下迁移往上空，同时，电性与地电荷相反的空 间电荷则反其道而行之，即从气体电路依次经防雷金属放电针、受感金属球状体、接地金属体而进入大地；这一过程就是防雷设备不耗能的提前持久放电的防雷过程。在每一次发生雷云的过程中，在雷云电荷的电场强度未达到+300千 伏/米或-500千伏/米之前，本专利技术的相应的防雷设备就自动提前产生数分钟以上乃至数小时以上的电流强度很小的尖端放电；这种尖端放电，是空间电荷与地电荷在人为设置的防雷设备的电路中发生，在其附近数十米半径的范围内就 不会有雷击发生，从而达到了较好的防雷的目的。本方法专利技术之所以不消耗任何人工创造的能源而能够在雷云发生地闪雷击 之前就提前产生持久的放电，使地电荷与空间电荷中和而达到防雷的效果，是 因为利用一系列的自然规律和借助于具有特定的电路结构的防雷设备来实现的。说明如下(一)雷云是由积云逐渐发展形成的，其产生雷电的机理较复杂，在此不宜多述，但雷云的电荷电场强度在长达数小时仍至十小时以上的发展过程才能达到产生地闪雷击的临界电场强度，通常负雷击的临界击穿强度为-500 千伏/米，而罕见的正雷击则为+300千伏/米。地面上的空气击穿电场强度(在 l个标准大气压、25。C的气温中)是20~25千伏/厘米。(二)实现本方法专利技术 的避雷设备，其最基本的结构特征是由防雷金属放电针、受感金属状球体、接 地金属体自上而下依次连接。利用静电感应，使受感金属球状体的在雷云电场中受感应而在上表面产生与雷云电荷异号的感应电荷，而与雷云同号的电荷则从该球体经接地金属体流入大地深处；该球面上的感应电荷一方面互相排斥， 另一方面又受雷云电荷的吸引，其结果必然汇集于防雷金属放电针的顶端，使 此处的面电荷密度总是比周围任何地方的面电荷密度大数十倍乃至数千倍以 上。由于雷云的电荷越来越多，其在地表上面的电场强度越来越大，该球体上 表面上的感应电荷也越来越多，汇聚到该放电针顶端的感应电荷也越来越多。 这样一来，放电针顶端的电荷在其顶端附近空间产生的电场强度就会在雷云电荷在地表面上的电场强度未达到正300千伏/米或负500千伏/米之前，就已超 过地表上的空气击穿电场强度(20 - 25千伏/厘米)，产生尖端放电，使地电荷 从大地经接地金属体、受感金属球状体、防雷金属放电针，最后从针端的被击 穿的气体电路流往上空，同时，空间电荷反其道行之。这一系列的电学过程所 消耗的能量是雷云电荷的电场能量。这一系列电学过程是利用静电感应、尖端 放电、电荷同号相排斥，异号相吸引，正负电荷互相接触则中和等一系列电学 现象规律和借助于上述的防雷设备的各个部件来实现的。本防雷设备是依据本防雷方法专利技术的两个电学过程的共同实现来综合设计 创造的，这两者之间存在着必然的唯一的因果关系，也存在着相辅相成的关系。 因此，要实现本防雷方法专利技术，必须具有由防雷金属放电针、受感金属球状体、 接地金属体等三个部件自上而下依次连接而成的防雷设备。本防雷方法专利技术比现有的避(防)雷方法、比不能自动提前放电的防雷方 法都较先进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不耗能的提前持久放电的防雷方法，其特征是由以下的两个电学过程共同实现：　①在雷云电荷电场中防雷设备的受感金属球状体受感应而产生的与雷云电荷异号的感应电荷汇聚到底端联接在其上表面并指向上空的防雷金属放电针的顶端，该受感金属球状体受感 应而产生的与雷云电荷同号的感应电荷则经防雷设备的接地金属体流入大地，实现防雷设备不耗能的静电感应过程；　②雷云电荷在地表上的电场强度逐渐增大但未达到地闪雷击的临界电场强度时，汇聚到该防雷金属放电针顶端的感应电荷在针顶端附近的电场强度已 超过击穿空气的电场强度而产生尖端放电，实现防雷设备不耗能的提前持久放电的防雷过程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：莫文彩，莫长树，莫长录，
申请(专利权)人：莫文彩，莫长树，莫长录，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]