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Accueil du site > Forum technique > L’électricité à bord -forum- > Divers > protection contre la foudre

Rubrique : Divers

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protection contre la foudreVersion imprimable de cet article Version imprimable

Publié Juin 2016, (màj Juin 2016) par : folfer  image   

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BJ
Mon catamaran n’est pas protégé contre la foudre, je n’ai pas de boulons de quille, et la plaque de masse sous le moteur tribord est trop loin du mat.
quelle solution avez vous trouvé ? peut être des tresses de cuivre sur la poutre avant et sur les haubans
qu’en pensez vous ?

UP


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14 Messages de forum

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  • 13 juin 2016 22:49, par yvesD écrire     UP Animateur

    Du temps de mon cata je m’étais inquiété de ce problème d’écoulement des gigantesques charges qui le demandent lors d’un impact direct sur le mat. J’avais bien sur lu la littérature dont l’excellent papier de Thomson (à mon avis) et j’ai conservé ça ici http://www.devill.net/info.html dans la rubrique foudre et aussi là http://www.devill.net/Infos/Electri... et là http://www.devill.net/Infos/Electri...

    J’étais arrivé à la conclusion qu’une descente directe et en ligne droite du mat jusqu’à la met était plutot impossible sauf à faire tremper un excellent conducteur en excellent contact avec la mer et situé juste sous le mat. Pas simple du tout, pour info, sur les mono les « rails » de mise à la mer sous la quille/coque font près de 10 mètres de long sur environ 5cm de large

    Le chantier du cata (Catana) m’avait confirmé n’avoir pas de bonne solution de protection permanente.

    Bien sur il y a (en vente) les trucs qui se grippent au mat et sont prolongés par une descente vers la mer mais au prix de pas mal de coudes que les charges vont évidemment bypasser, et qui du contact conducteur/mer, c’est des milliers (dizaine et plus) d’ampères pendant des durées très brèves qu’il faut écouler.

    J’ai ultérieurement cramé la carte UC du radar et le relais de commande du vérin en sortie du pilote auto, sans doute à cause d’un éclair tombé dans le port par trop loin de moi. Pas de trace visible sur/dans le mat carbone ni sur le gelcoat, d’où mon hypothèse d’un très fort champs électrique suite à un impact voisin (le truc qui crame les moutons par temps d’orage). Contre ce risque là (impact proche) je ne sais s’il existe de bonne solution.

    Donc, on (je) croisait les doigts, envisageait la chaine dans les haubans, débranchait les connecteurs d’aérien (VHF, radar, etc ...) et les éloignait suffisamment (c’est quoi ça ?) des continuités vers la terre/mer, et du GPS de secours stocké loin des descentes plausibles.

    Bien sur, si j’étais en Floride ...

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  • 18 juin 2016 07:46, par Basile écrire     UP

    pas certain qu’il y ait des milliers d’ampères à évacuer. Il me semble que le but est seulement d’éviter l’accumulation d’une différence de potentiel critique, par un écoulement à la terre continu. Evidemment, si on arrive à 50 nœuds sur une zone où l’accumulation a déjà eu lieue, c’est l’aclair

    C’est ainsi que j’ai eu la joie un jour de voir mon anémomètre monter à 60 - 80 nœuds, et mon bateau imperturbable, moi même pas harnaché, et autour, une mer d’huile.

    évidemment, ça ne résout pas le problème de l’absence de quille, entraînant une longueur de câble pas propice à l’efficacité.

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    • 18 juin 2016 10:49, par yvesD écrire     UP     Ce message répond à ... Animateur

      pas certain qu’il y ait des milliers d’ampères à évacuer

      En fait ce sont surtout des charges électriques (en coulomb) qu’il faut évacuer au plus vite et qui ne demande qu’à s’évacuer par le chemin, à leur yeux, le plus commode, souvent en ligne droite et très souvent en évitant la moindre courbure dans le conducteur chargé de les évacuerr : elles passent souvent tout droit, d’où la « fatuité » de certains dispositifs d’écoulement.
      On est pas en régime statique, les ampères (charge divisé par le temps) sont présents en très grandes quantité pendant un temps très bref (largement inférieur à la seconde), et selon le papier de Thomson (cité plus haut,, mais il parle de la Floride) ce sont bien des milliers voire quelques dizaines de milliers qu’il faut évacuer en un temps record, en passant à travers des résistances même faibles (mais pas nulles) promptes à changer tout ça en chaleur et à mettre le feu à la surface de nos GRP. La quantité d’energie (en joule) contenu dans tout ça reflète bien, aussi, l’importance du phénomène et ses capacités dévastatrices. Ca fait éclater des arbres par vaporisation de la sève, faut le faire, non ?

      A celà (destructions par effet joule) s’ajoute les effets électrodynamiques prompts à engendrer des variations de potentiel considérables et à flinguer, ou simplement pipeauter dans le meileur des cas, nos électroniques peu habitués à trouver du 1000 V (temporaire, certes) sur leurs circuits.

      En cas de doute je relis les papiers de Thomson, une mine même si de Floride (le paradis des éclairs)

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      • 14 novembre 2017 20:18, par aikibu écrire     UP     Ce message répond à ...  image

        J’ai beau lire et relire Ewen Thomson, « Corrosion zincs et bondings » dans la traduction de mr Kasten et me perdre dans les articles des electrodes « siedarc » de « marine light » il y a quelques points qui me parraissent abscons, notament le fait de mettre une plaque de un pied carré pour faire la « terre de mer », mais interdit de mettre cette terre sur les anodes... ?
        Pourtant les anodes sont auto nettoyantes, donc auront toujours un bon contact mer,alors qu’une plaque de cuivre sera bientot couverte de concretions et assurera mal cette mis à la mer...
        Peut etre les deux, plaques de cuivre ET anode de protection .. ?
        Par contre tous sont d’accord pour recommander une boucle autour du bateau, sur le pont, pour raccorder le greement et faire une sorte de cage de faraday avec le paratonerre et les haubans ...C’est deja ça.et avec mes cables trempouyant dans l’eau .....peut etre doublés par la tresse de continuite descendant du paratonerre....... ?

        Répondre à ce message

        • Pour proteger l’electronique du bord, est il envisageable de raccorder les descentes antennes, sur des prises femelles raccordées sur une plaque « mer », pour conduire la foudre directement à la mer sans passer par les appareils .. ?
          Dans ce cas faut il laisser separé le + et la masse, ou, considerant que la foudre s’en chargera, peut on tout souder ensemble vers cette plaque, ou tout ceci n’est qu’une vue de l’esprit.. ?

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          • 8 octobre 19:25, par yvesD écrire     UP     Ce message répond à ... Animateur

            est il envisageable de raccorder les descentes antennes

            ça n’est pas l’idée. On a à nos bord trois choses assez différentes : -1 un puit sans fond pour écouler la foudre (ta ’plaque de mer’) ; -2 une terre/mer zéro volt de référence commune pour les appareils électroniques ; -3 une terre/mer pour écouler les courants de fuites accidentels qui pourraient endommager les personnes.

            • La ’plaque de mer’ que tu évoque sert uniquement à écouler les charges électriques de la foudre, et bien sur seulement si cette dernière frappe le paratonnerre du bateau (on parle là de milliers d’ampères pendant des millisecondes au plus). Cette plaque (ou tout autre terminaison) est en excellent contact avec l’eau de l’océan et du globe et doit être en excellent contact avec le paratonnerre, y compris en ligne droite vraiment droite, en fait aucun autre trajet possible ne doit être préféré (on ne passe pas l’antenne et la VHF ou par la cadène et le gel-coat du pont, ça brûlerait), et le paratonnerre doit capturer/attirer la foudre proche du bateau (c’est le cône de protection, qui impose de placer la pointe du paratonnerre à un endroit suffisamment/très élevé).
            • Ce puits à foudre n’a pas le même rôle que la terre de référence d’un bateau en mer, rôle qui est d’imposer à tous les équipements le même zéro volt de référence. Cette terre de référence, généralement une anode, n’est pas prévue pour écouler du courant mais simplement pour imposer un potentiel (polariser le NEG).
            • Ce puits à foudre et ou cette terre de référence n’ont pas le même rôle que la terre de protection des personnes d’un bateau lorsqu’il est relié à l’EDF du quai, TP consituée d’une anode le plus souvent, et dont le rôle est - en cas de liaison accidentelle entre la phase du quai et la mer, on dit aussi le défaut - d’écouler vers la mer (qui est un puits irremplissable) tous les électrons que cette phase EDF peut fournir et surtout d’écouler tout ça vraiment bien (très très bien) pour que cette liaison de protection (entre toutes les masses métalliques du bord et la mer/terre) soit préférée à n’importe quel autre circuit possible qui passerait à travers un corps humain, et d’écouler jusqu’à ce que le défaut cesse. En clair, la liaison entre toutes les masses métalliques (moteur, arbre, grille-pain) accidentellement reliées à la phase et cette anode de protection des personnes est tellement peu résistive - par construction/ingénierie - qu’elle sera préféré à la la liaison par un corps humain. Le corps humain ne sera pas traversé par un courant accidentel. De plus cette liaison de protection est tellement peu résistive qu’un cours-jus franc se traduira par un courant supérieur à 50 mA, qui fera disjoncter l’interrupteur différentiel de protection, supprimant ainsi le défaut. Donc pour cette liaison et anode de protection des personnes l’écoulement doit être très bon de manière à ce que le courant de fuite ne dépasse pas 50 mA

            En résumé :

            1. plaque de mer : écoule des intensités gigantesques, des milliers voir des centaines de milliers d’ampères pendant des temps brefs ( ordre de grandeur, la milliseconde) Le phénomène est dynamique, la circulation des courants préfère les lignes droites, d’où énormes contraintes sur la géométrie du câblage.
            2. terre de référence : n’écoule pas de courant mais impose un même potentiel à tous les équipements électroniques qui y sont raccordés (en un seul point), ainsi aucun courant ne circulera entre les équipement via leur ’signal ground’ respectifs (tous au même potentiel, eh, eh), ce qui est excellent pour les bruits. Phénomène très statique (courant continu, quasi nul), pas de contrainte de géométrie du câblage
            3. terre de protection des personne : doit impérativement être très peu résistive, à la fois pour éviter d’un corps humains soit un meilleur circuit (ça protège la personne) et aussi pour que le courant de fuite entre phase et mer soit supérieur au calibre (30 mA) de l’interrupteur différentiel de protection des personnes et dont nos bords sont obligatoirement équipés. Phénomène très statique (courant continu et faible), pas de contrainte de géométrie du câblage

            Accessoirement il est obligatoire en Europe que les mises à la mer 2 et 3 soient faites en un seul point, ça évite les boucles de courant. Aux USA toutes les masses métalliques en contact avec la mer doivent être reliées (bonding) ce qui complique (de notre point de vue) le problème.

            Relier les deux conducteurs de l’antenne VHF à la VHF et aussi à la mer (de type 1, 2 ou 3) annulera complètement le signal radio déjà pas très fort ... plus de VHF, pas acceptable

            Par contre, lorsqu’un orage approche, débrancher les deux conducteurs des descentes d’antenne des récepteurs VHF et les raccorder à ’plaque de mer’ est une excellent protection, surtout si la foudre a le bon gout de patienter que ce soit fait (toucher la foudre, ça foudroie). Et bien sur ces deux conducteurs apparaissent reliés, tout en bas du bateau ... ce qui ne garanti absolument pas qu’un foudroiement ne créera pas une soudure accidentelle quelque part entre l’antenne et la mer

            Just for fun, faudrait demander à EDF, très spécialistes de ça avec leur manie de planter des paratonnerres interconnectés sur tous le territoire (on aura reconnu les réseaux électriques à 400 Kv, à 20 kV, à 400 V), leurs publications sont toujours très intéressantes.

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            • Merci de ce petit recapitulatif qui rafraichit des idées devenues peut etre un peu vagues au fil du temps je parle pour moi, « expert » en electricité....
              Dans ma question, il n’est evidement pas question de raccorder les antennes VHF à la plaque « mer » quand la VHF fonctionne, mais seulement de debrancher les antennes des VHF GPS etc... et les rebrancher sur des prises femelles reliées à la « mer » quand l’orage menace
              Bien sur ce n’est pas la solution pour se proteger de la foudre, mais pour « proteger » les appareils electroniques
              Pour la foudre je considere que paratonerre ou pas (il serait si pres de l’antenne VHF...)que cette derniere sera fondue et la ferrure de tete de mat prend le relai vers les galhaubans et les cadenes elles meme reliées à la mer par des cables y trempant.
              L’etai est relié à la sous barbe et la s barbe à une plaque de cuivre située entre mer et air suivant recommandations de « Thomson » ainsi que la bande molle sur anodes
              Les pataras seraient reliés à la mer par des pinces de batterie, modeles pro, et plongeant à la mer.
              Je sais ça fait bricolo, mais ça complete le cable cuivre qui descend dans le mat de la ferrure haute à une plaque en bronze fretté surface equivalente 1 m2, avec une petite courbe il est vrai, pour le raccord pied de mat/plaque bronze.
              J’espere donc que le plus gros de la foudre passerait par le greement, et que le « reste » pourrait aller tranquillement à la mer sans bruler l’electronique....
              L’espoir fait vivre, la foudre etant tellement imprevue, que ça pourrait marcher, le cas ou...et ça vaut mieux que rien du tout ..
              Donc pour ces fameuses prises relier ensemble les deux sorties vers la mer serait une solution
              Comme cette plaque de mer est pour l’instant le « ground » de tout mes instruments electronique, je vais etudier une autre masse pour ces derniers...

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              • 8 octobre 23:20, par yvesD écrire     UP     Ce message répond à ... Animateur

                Les descentes doivent être les plus directes possibles, et si elle ne le sont pas, la foudre empruntera le trajet qu’elle créera le plus direct possible. C’est ce qui est souvent observé

                Bien sur les conducteurs de descente de l’antenne VHF sont beaucoup trop fins pour descendre toute cette énergie et seront sans doute très vite cramés et il vaut mieux qu’alors une vraie descente solidement dimensionnée et rectiligne descende du paratonnerre à travers le mat (posé sur lq quille bien sur, le mat) et que ce câble débouche au niveau de la quille sur ta plaque de mer bien dimensionnée. C’est en tout cas une recommandation récurrente.

                De plus le paratonnerre doit être au dessus de l’antenne VHF et sa pointe bien plus aiguisée que celle de l’antenne (qui elle au contraire est toujours émoussée, arrondie)

                Descendre le long d’un étai ou d’un patara puis tourner ce qu’il faut (le pire : les cata) pour atteindre la plaque de quille semble un bon moyen de découvrir par la pratique que la foudre découvre dynamiquement un autre meilleur chemin, et les conséquences semblent être catastrophique.

                Désolé pour ce langage très conditionnel, je ne pratique pas, je me contente de lire.

                enfin, raccorder, en cas d’orage, les terminaisons d’antenne (VHF, BLU) à une platine reliée à la plaque de mer, c’est une bonne idée. Les objections portent surtout sur le risque de se faire foudroyer pendant la manip, peut-être peut-il suffire d’approcher (en permanence ? longtemps à l’avance ?) une liaison à la plaque de mer des connecteurs terminaux des antennes, en imaginant que la foudre passera de l’un à l’autre s’ils sont assez proches (quelques cm). Rien lu là dessus. A valider par l’expérience et c’est là que le bât blesse.

                Dans la littérature j’ai surtout lu que si des solutions sont déployées elles doivent être très soignées et bien dimensionnées, j’ai lu que les pinces croco qu’on grippe au mat relève du gadget propre à enrichir trop rapidement le concepteur, pas l’assureur

                Devant la complexité du problème et des solutions à mettre en oeuvre j’ai fait comme tout le monde en Europe : j’ai ignoré le problème. A ma décharge j’avais un cata (qui a pris une foudre de proximité à Ostia). On est pas en Floride.

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  • 9 octobre 09:07, par Négofol écrire     UP Animateur

    Pour compléter cet excellent exposé, deux remarques :

    • le calibre du différentiel imposé sur nos bateaux est 30 mA, pas 50... 10 mA serait encore plus sécurisant, mais un tel niveau de fuite est difficile à respecter en milieu marin (et salé...).
    • Il existe des parafoudres à intercaler sur les câbles d’antennes qui dérivent les fortes impulsions de courant à la mer via un éclateur à gaz et un câble ad-hoc (différent modèles suivant les connecteurs utilisés).

    Par exemple :
    http://www.sardif.com/recherche?con...

    Ça peut aider, notamment lors des périodes où le bateau est inoccupé...

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    • J’ai corrigé directement le post, on y parle maintenant de 30 mA et non 50 mA. Le neurone défaillant a été prié de disjoncter, innacceptable !

      Concernant le parafoudre, peux tu préciser :
      Pour les parafoudres d’antenne, faut-il que la déviation vers la mer soit extrêmement soignée (rectiligne, le meilleur trajet vers la ’plaque de mer’), j’imagine qu’il ne faut pas tout simplement le relier à la ’masse’ générale du bateau (’masse’= point unique fourre tout auquel est raccordé les masses métalliques et leur carter et le pole négatif des batterie)
      Encore que, cet éclateur à gaz est sans doute prévu pour éclater (== rupture de la connexion entre l’antenne et le récepteur) dès l’apparition des premiers ampères, faibles ampères qu’on peut alors écouler vers une plaque pas très soignée. Rien a voir avec les milliers d’ampères qui suivent immédiatement et qui eux doivent trouver (trouveront) un meilleur chemin (paratonnerre, descente sans coude, plaque bien dimensionnée)

      Les parafoudre éclateurs que France Télécom installait en amont des modem des liaisons spécialisées en région grenobloise (terre d’élection de la foudre) dans les années 90 n’avaient pas de lien vers la terre autre que la TP des modems eux-meme. Installation soignée mais sans plus, rien d’EDF là dedans, et ils éclataient bien.

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