مانعة الصواعق
نظام الحماية من الصواعق

يُصمَم نظام الحماية من الصواعق لحماية المبنى من الأضرار الناتجة عن ضربات الصواعق من خلال اعتراض هذه الضربات وتمرير تياراتها العالية جدًا بأمان إلى الأرض. يشمل نظام الحماية من الصواعق شبكة من الأطراف الهوائية والموصلات الرابطة والأقطاب الأرضية المصممة لتوفير مسار منخفض المقاومة إلى الأرض للضربات المحتملة.
تُستخدم أنظمة الحماية من الصواعق لمنع أضرار الصواعق على المباني، إذ تقلل هذه الأنظمة من خطر الحريق الذي تشكله ضربات الصواعق على المباني. يوفر نظام الحماية من الصواعق مسارًا منخفض المقاومة لتيار الصاعقة لتقليل تأثير التسخين الناتج عن مرور التيار عبر المواد الهيكلية القابلة للاشتعال. في حال انتقال البرق عبر مواد مسامية ومشبعة بالماء، قد تنفجر هذه المواد إذا تحول محتواها المائي إلى بخار بسبب الحرارة الناتجة عن التيار العالي. لهذا السبب، غالبًا ما تتشظى الأشجار نتيجة ضربات الصواعق.
نظرًا لارتفاع مستويات الطاقة والتيار المرتبطة بالصواعق (والتي قد تتجاوز 150,000 أمبير) والزيادة السريعة في زمن الصاعقة، لا يمكن لأي نظام حماية أن يضمن الأمان المطلق من الصواعق. عندما تضرب الصاقة نظام الحماية، سينقسم التيار ليتبع كل مسار موصل إلى الأرض، وقد يتسبب التيار المقسم في أضرار. يمكن للومضات الجانبية الثانوية أن تكون كافية لإشعال حريق أو تفجير الطوب أو الحجر أو الخرسانة أو إصابة الأشخاص داخل المبنى. مع ذلك، كانت فوائد أنظمة الحماية الأساسية من الصواعق واضحة لأكثر من قرن.
لا يمكن قياس تأثيرات البرق الطبيعي على مقياس المختبر. استُنبطت التطبيقات الميدانية بشكل أساسي من خلال التجربة والخطأ بناءً على أفضل الأبحاث المخبرية المقصودة لظاهرة معقدة ومتغيرة للغاية.
تتكون أجزاء نظام الحماية من الصواعق من الأطراف الهوائية (قضبان الصواعق أو أجهزة تخليص الضربات) والموصلات الرابطة والأقطاب الأرضية (أعمدة أو صفائح أو شبكة تأريض) وجميع الوصلات والدعامات اللازمة لإكمال النظام. عادة ما تُرتب الأطراف الهوائية على طول النقاط العليا لهيكل السقف، وتُربط كهربائيًا بواسطة الموصلات الرابطة التي ترتبط بأكثر الطرق مباشرة بواحد أو أكثر من أطراف التأريض أو الأرضية. يجب أن تكون التوصيلات بالأقطاب الأرضية ذات مقاومة منخفضة وذات حث ذاتي منخفض.
تُعتبر الحظيرة الخشبية من الأمثلة على المباني المعرضة للصواعق. عندما تضرب الصاعقة الحظيرة، قد يشتعل الهيكل الخشبي ومحتوياته بفعل الحرارة المتولدة من تيار الصاعقة المار عبر أجزاء من الهيكل. يوفر نظام الحماية من الصواعق الأساسي مسارًا موصلًا بين الطرف الهوائي والأرض، ليتبع معظم تيار الصاعقة مسار نظام الحماية من الصواعق، مع مرور تيار أقل بكثير عبر المواد القابلة للاشتعال.
اعتقد العلماء في البداية أن نظام الحماية من الصواعق المكون من أطراف هوائية وأسلاك نازلة يوجه تيار الصاعقة إلى الأرض حيث يجري تبديده. مع ذلك، أظهر التصوير الفوتوغرافي فائق السرعة أن البرق في الواقع مكون من عنصر سحابي وعنصر أرضي مشحون بشحنة معاكسة. خلال حدوث البرق (من السحابة إلى الأرض)، عادة ما تتقابل هذه العناصر المشحونة عكسيًا في الغلاف الجوي فوق الأرض لتعديل الشحنات غير المتوازنة سابقًا. تشكل الحرارة الناتجة عندما يتدفق هذا التيار الكهربائي عبر المواد القابلة للاشتعال الخطر الذي تحاول أنظمة الحماية من الصواعق تخفيفه من خلال توفير مسار منخفض المقاومة لدائرة الصاعقة. لا يمكن الاعتماد على أي نظام حماية من الصواعق لإحتواء البرق أو السيطرة عليه تمامًا، ولكن يبدو أنها تساعد بشكل كبير في معظم الحالات.
يمكن للمنشآت ذات الهيكل الفولاذي ربط الأعضاء الهيكلية بالأرض لتوفير الحماية من الصواعق. يُعتبر عمود العلم المعدني المثبت في الأرض نظامًا بسيطًا للحماية من الصواعق. مع ذلك، قد تحترق الأعلام المرفوعة من العمود تمامًا أثناء ضربة البرق.
تتبع الغالبية العظمى من أنظمة الحماية من الصواعق المستخدمة اليوم تصميم فرانكلين التقليدي. يتمثل المبدأ الأساسي المستخدم في أنظمة الحماية من الصواعق من أنظمة فرانكلين بتوفير مسار منخفض المقاومة يكفي لمرور تيار الصاعقة من خلاله للوصول إلى الأرض دون إلحاق الضرر بالمبنى. يجري تحقيق ذلك عن طريق إحاطة المبنى بنوع من قفص فاراداي. يُرَكب نظام من موصلات الحماية من الصواعق وقضبان الصواعق على سطح المبنى لاعتراض أي صاعقة قبل أن تضرب المبنى.