ارايه راه كاري نوين در ارزيابي عملكرد سامانه حفاظت سايت پرتاب ماهواره در برابر صاعقه به روش انتشار گام به گام صاعقه در فضاي سه بعدي

A New Method to Evaluate the Launch Pad Lightning Protection System Performance by Using LPM in 3-D

برخورد مستقيم صاعقه به سايت پرتاب ماهواره مي‌تواند موجب تخريب بسياري از تجهيزات ارزنده گردد، بنابراين بهمنظور حفاظت تجهيزات از سامانه حفاظت در برابر صاعقه استفاده مي‌شود. اما با توجه به اشكال پيچيده و نامتعارف سايت‌هاي پرتاب، محاسبه احتمال فرار صاعقه از سامانه حفاظتي از مباحث كليدي در طراحي سامانه حفاظت بهشمار مي‌رود. در اين مقاله يك مدل آناليز عددي مبتني بر روش انتشار گام به گام صاعقه در فضاي سهبعدي بهمنظور محاسبه احتمال برخورد مستقيم صاعقه به سايت پرتاب پيشنهاد شده است. بدين منظور ليدر پايين‌رونده صاعقه و ليدرهاي بالارونده از اجسام روي زمين دنبال مي‌شوند و محل برخورد نهايي صاعقه تعيين ميگردد. روش بارهاي فرضي براي شبيه‌سازي كامل سايت پرتاب، صاعقه، سامانه حفاظتي و ليدرهاي بالارونده استفاده مي‌شود. احتمال فرار صاعقه از سامانه حفاظتي براي دو نمونه سايت پرتاب واقعي محاسبه گرديده و عملكرد سامانه‌هاي حفاظتي مذكور مورد مقايسه قرار مي‌گيرد. درنهايت، بهمنظور ارزيابي روش پيشنهادي، تست صاعقه در آزمايشگاه فشارقوي انجام شده و تطابق مناسبي بين نتايج شبيه‌سازي و آزمون عملي مشاهده گرديده است.

Direct lightning strokes to launch pad damage some vital instruments. Thus, the lightning protection system is used to protect instruments. Calculating the probability of direct lightning strokes is the main consideration in lightning protection system design, however this calculation is not simple since the shape of launch pad is complex. In this paper, a 3-D numerical analysis model based on Leader Progression Model (LPM) is proposed to calculate the probability of direct lightning strokes to launch pads. The progression of lightning downward leader, the inception and propagation of upward leaders are modeled step by step until final jump. Launch pad, lightning protection system, downward and upward leaders are modeled by different shapes of charges, and the environment electric field is computed using charge simulation method. Then, lightning performance of two actual launch pads are evaluated, and the simulation results are compared. Finally, the high voltage laboratory tests have been achived to validate the proposed protection system design.