(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210805261.5 (22)申请日 2022.07.08 (71)申请人 中国舰船研究设计中心 地址 430064 湖北省武汉市武昌区张之洞 路268号 (72)发明人 陈亮　郑生全　王冬冬　邬琪磊　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 专利代理师 胡建平　黄帅 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/15(2020.01) H01T 19/04(2006.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 船用分布式倾 斜避雷针的设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种船用分布式倾斜避雷针 的设计方法， 该方法包括以下步骤： 将避雷针分 布式布置在封闭式桅杆顶部平台边缘， 避雷针采 用四针方案对称安装于平台四角； 将四针均进行 倾斜设计， 根据船平台以及桅杆顶部布置的电子 设备天线高度和位置参数， 计算得到各避雷针最 优的长度和倾角。 本发明采用船舶桅杆顶部平台 四角倾斜分布式避雷针设置方法， 不设直立主 针， 可有效减小避雷针高度， 降低顶部结构 的重 量、 重心， 化解避雷针结构强度的设计难度， 同时 对侧击的雷电也提供更好的避雷效果； 且通过倾 斜避雷针安装 方式， 相比于传统的直立避雷针方 式， 可以明显增加对甲板面的电子设备天线保护 范围， 在工程上以更小的结构代 价获得更好的直 接雷电保护效果。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115270430 A 2022.11.01 CN 115270430 A 1.一种船用分布式倾 斜避雷针的设计方法， 其特 征在于， 该 方法包括以下步骤： 将避雷针分布式布置在封闭式桅杆顶部平台边缘， 避雷针采用四针方案对称安装于平 台四角； 将四针均进行倾斜设计， 根据船平台 以及桅杆顶部布置的电子设备天线高度和位 置参数， 计算得到各避雷针最优的长度和倾角： (1)考虑甲板面电子设备天线直击雷防护的倾 斜避雷针参数 设桅杆顶部避雷针的长度为ρ， 倾角为β， 桅杆顶部平台高度为h ’， 避雷针同侧的甲板面 电子设备天线高度为hx， 布置位置距离桅杆为rx’， hr为防雷范围约束值， 对避雷针长度和倾 角的参数计算公式如下： 对避雷针同侧、 需直击雷 防护的各电子设备天线高度hx和rx’进行遍历计算， 获得避雷 针的倾角 β 和对应的避雷针长度下限ρ a的参数组合； 船舶平台横向截面上， 避雷针参数采取同样方法计算； (2)考虑桅杆顶部电子设备天线直击雷防护的倾 斜避雷针参数 设桅杆顶部避雷针的长度为ρ， 倾角为β， 桅杆顶部平台距甲板面 高h’， 避雷针布置 间距 为D’， 避雷针同侧的桅杆顶部平台电子设备天线高度为hx， 布置位置距离桅杆中心为x， hr为 防雷范围约束值， 对避雷针长度和倾角的参数计算公式如下： 对避雷针同侧、 需直击雷防护的各电子设备天线高度hx和x进行遍历计算， 获得避雷针 的倾角 β 和对应的避雷针长度下限ρ b的参数组合； 船舶平台横向截面上， 避雷针参数采取同样方法计算； (3)考虑甲板面电子设备天线和桅杆顶部电子设备天线直击雷防护的倾 斜避雷针参数 在每一个倾角β， 取ρ a和ρ b中较大的值， 记为ρ， 则当避雷针长度不小于ρ 时， 能同时实现 甲板面电子设备天线和桅杆顶部电子设备天线直击雷防护； 对比不同倾角β 得到的ρ， 从中 选择最小值， 得到在确保直击雷防护效果前提下的最短避雷针长度。 2.根据权利要求1所述的船用分布式倾斜避雷针的设计方法， 其特征在于， 避雷针通过 与平台绝 缘的汇流 排进行互连， 再通过引下线连接 至船体。 3.根据权利要求1所述的船用分布式倾斜避雷针的设计方法， 其特征在于， 倾角β 取值 范围为45°到75°。 4.根据权利要求1所述的船用分布式倾斜避雷针的设计方法， 其特征在于， 防雷范围约 束值hr取30m。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115270430 A 2船用分布式倾斜避 雷针的设计方 法 技术领域 [0001]本发明属于直接雷电防护技术领域， 具体涉及一种船用分布式倾斜避雷针的设计 方法。 背景技术 [0002]避雷针是用来保护建筑物、 各种平台等避免雷击 的装置。 当雷云放电接近地面时 使地面电场 发生畸变， 在避雷针顶端形成局部电场集中的空间， 以影响雷电先导放电的发 展方向， 引导雷电向避 雷针放电， 再通过引下线和接地装置将雷电流引入大地， 从而使被保 护区域免受雷击伤害。 [0003]船舶位于开阔的海面上， 由于其高耸的桅杆、 突出的上层建筑和电子设备天线， 极 容易受到雷电的袭击。 受总体布置条件限制， 通常采用桅顶加装一根直立避雷针的设计方 法。 由于避 雷针覆盖区域有限， 避 雷针高度越高对 船平台保护越好， 但通常由于桅杆重量重 心设计的限制和避雷针结构强度的 限制， 目前船平台设置的避雷针还不能完全实现对全船 天线等重要设备的防护。 [0004]传统船舶平台的桅杆通常采用三脚支柱型或塔式桅楼结构， 结构比较简洁， 下部 使用三角支柱固定， 上部是一根竖立的单柱状桅杆， 而避雷针再安装在桅杆顶部， 其引下线 从桅杆中心或桅杆两侧引下， 与船体通过焊接或螺接方式相连。 船舶平台的隐身设计需求 以及先进 雷达技术的发展， 牵引出了封闭式桅杆应用， 采用了多面体封闭式设计， 使多面阵 雷达与封闭桅杆巧妙布局， 进而构成了以封闭式 “宝石塔”状桅杆为中心的上层建筑布局， 取代了传统的柱状桅杆， 极大地降低了雷达 反射截面， 具有优秀的隐身性能。 且封闭式桅杆 顶部还可布置相关传感器， 单根 直立避雷针的设计方法就 不适用了， 必须采取其 他方法。 [0005]目前， 通过避雷针分布式倾斜布置以保证船舶平台免遭直击雷电危害的设计方法 尚属空白。 本发明给出了一种 船用分布式倾斜避雷针的设计方法， 主要用于封闭桅杆顶部 的避雷针分布式布置设计， 具有较强的实用性。 发明内容 [0006]本发明的目的在于， 提供一种船用分布式倾斜避雷针的设计方法， 解决封闭式桅 杆应用背景下， 船舶平台的避雷针设计问题， 使布置在船舶平台的电子设备天线免受雷电 直接袭击， 保护电子设备的使用安全。 [0007]为了达到上述目的， 本发明采用如下技 术方案： [0008]一种船用分布式倾 斜避雷针的设计方法， 该 方法包括以下步骤： [0009]将避雷针分布式布置在封闭式桅杆顶部平台边缘， 避雷针采用四针方案对称安装 于平台四角； 将四针均进行倾斜设计， 根据船平台 以及桅杆顶部布置的电子设备天线高度 和位置参数， 计算得到各避雷针最优的长度和倾角： [0010](1)考虑甲板面电子设备天线直击雷防护的倾 斜避雷针参数 [0011]设桅杆顶部避雷针的长度为ρ， 倾角为β， 桅杆顶部平台高度为h'， 避雷针同侧的甲说　明　书 1/5 页 3 CN 115270430 A 3