簡介
等離子避雷是使雷電在目標上的感應電荷消失或失效,從而雷電與目標間不能產生電擊穿,使目標不遭直接雷擊,從而保護目標內信息技術設備不遭直接雷害,是適應現代化和信息化時代要求的避雷新產品。
產品起源
衛星上等離子避雷技術上世紀50年代末,中國開始向太空放衛星,放衛星過程中出現了一種鮮為人知的現象:一旦衛星位置升高,兩三天后,衛星就出現失靈現象。如氣象衛星原本應拍攝雲層情況,但幾天后,衛星不拍攝雲層,卻拍攝天空中的星星。面對這個棘手問題,各衛星大國紛紛組織科學家對這個現象進行研究。幾年後,美國航天中心率先找到衛星失靈的原因。原來衛星放到天空後,衛星上的電位自動升高,甚至可升高到上萬伏。因為衛星表面的材料各不相同,升高的電位也不同,材料之間產生電位差,同時衛星與空間位置之間也產生了電位差。在真空環境,衛星很容易放電,放電後衛星上的儀器設備就受到電磁干擾,一些微電子設備很快就壞掉了。衛星上的指導系統、自動控制系統、計算機軟體也因此受損。所以就出現應該拍雲層,卻拍星星的失靈現象。
衛星的造價是以億為單位的,當時不敢多放,放上去兩三天就壞了。經反覆實驗,科學家們發現在衛星表面覆蓋上一層電漿,就可以讓衛星有電也不放電。衛星表面的電荷有正有負,通過導電能力很強的電漿傳到空間。電荷到達空間後自由遊動,正負互相交流,產生平均後就不會產生高電壓,也就不會放電。
傳統的避雷針可以保護建築物不被雷擊,但在引雷過程中產生的感應電流經常損害建築物內的微電子設備。對此,一種名為消雷器的避雷設備應運而生,但經過近20年的實驗,科學家們發現消雷器並不能徹底消除雷害。
1995年,莊洪春萌發了把衛星上的避雷技術套用到地面防雷的構想,於是在中科院空間科學與套用研究中心申請立項研究,同時申請了專利。
相比衛星所處的真空環境,地面環境複雜得多。從1995年到2002年7年間,莊洪春領導的實驗小組僅大型實驗報告就做出86個,小的實驗數不清。
2000年之前,莊洪春完成了理論研究、計算機模擬計算、實驗室研究。2000年後,研究轉入實用化階段,2002年將實用化的產品拿到雲南省做場外實驗。
雲南省西雙版納每年雷暴天120多天,是一個最理想的檢驗避雷技術場所。莊洪春帶領空間電學組10多名研究人員來到西雙版納,專門挑選了高發雷擊點40多處,安裝等離子避雷裝置。
當時外場實驗效果相當好,雷不打被保護的物體,也不損害被保護物體內的電子設備。與傳統避雷針技術不同的是,這項避雷技術無需接地。
2003年12月12日到14日,由雲南省防雷中心主持,在西雙版納召開了“等離子避雷球試用鑑定驗收會”。專家組意見:建議有關部門儘早發放生產和使用許可證,使這一新產品早日服務於社會。
3天后,雲南省防雷中心給莊洪春的智慧型等離子避雷球發放了“防雷新產品使用許可證”,允許等離子避雷球HC/DG系列和HC/DY系列產品在雲南使用。
工作原理
雷擊對被保護物體內的電子設備造成的雷害通常是3個途徑,即直接雷害、空氣中傳輸的間接雷害、線路入侵的過電壓雷害。
等離子避雷系統的工作原理是,清除被保護對象遭雷擊的危險性,該裝置對雷擊危險性進行實時監測,在雷擊到來的前一瞬間,向被保護對象導體上輸送與雷擊相同極性的電荷,對消那裡的感應電荷所產生的雷擊危險性,保護地面、水面、空中的固定和移動物體不遭雷擊,使物體內部的微電子設備也免遭直接雷害。同時使被保護對象對感應雷害的反應緩慢上千倍,其損害強度大為減弱,使物體內部微電子設備免遭間接雷害。此外,在雷擊到來前把對外線路自動斷開,切斷線路侵入雷害。這樣3種途徑的雷害都得到了消除。
產業化
2003年,為了將這項新避雷技術產業化,莊洪春成立了北京衛昊康等離子技術開發有限責任公司。按照中科院的相關規定,等離子智慧型避雷系統轉入了發明人莊洪春名下。
自知沒有行銷天賦的莊洪春,決定與有資金和行銷能力的個人或公司合作。目前已有8位合作對象與他組建了合資公司。莊洪春以技術入股,合作方出資金和行銷渠道,贏利後雙方分成。
66歲的莊洪春表示,這項新技術的誕生必然對已有250年歷史的避雷針技術產生顛覆性的衝擊。目前,國內有上千家避雷針生產廠家,莊希望與他們合作,使這項新技術不斷完善,加大推廣力度。