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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen den Schutz gegen elektrostatische Entladungen (englisch: electrostatic discharge, ESD).
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Im Speziellen betrifft die vorliegende Offenbarung unter anderem ein Blitzableiterelement (englisch: lightning diverter strip) umfassend einen Träger und auf dem Träger angeordnete metallische Segmente. Außerdem betrifft die Offenbarung ein Hochfrequenzgerät, wobei auf einer Oberfläche einer Komponente des Hochfrequenzgeräts zumindest ein solches Blitzableiterelement angeordnet ist. Schließlich betrifft die Offenbarung ein Fahrzeug umfassend ein solches Blitzableiterelement und/oder ein solches Hochfrequenzgerät.
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Elektrische Schläge, z. B. ESD- oder Blitzentladungen, können Personen und Sachschäden hervorrufen. Um diese zu verhindern, sind elektrotechnische Schutzmaßnahmen notwendig. Beispielsweise sind oftmals Maßnahmen zum Schutz von Fahrzeugen, z. B. Luftfahrzeugen, ihren Passagieren und in ihnen angeordneten Geräten, z. B. Hochfrequenzgeräten wie Radargeräten, notwendig. Daher existieren Blitzableiterelemente, die den Blitzstrom ableiten, indem sie ihn z. B. einer metallischen Struktur zuführen, und so eine zu schützende Komponente vor den schädlichen Auswirkungen eines Blitzschlags bewahren.
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Die
US 2008/0270052 A1 bzw. die
FR 2 913 504 A1 offenbaren eine Anordnung, bei der ein oder mehrere elektrisch leitfähige Blitzableiterelemente, die mit einer elektrisch leitfähigen Struktur verbunden sind, auf der Außenseite einer elektrisch isolierenden Struktur aufgebracht sind. Nahe der Innenseite der elektrisch isolierenden Struktur ist zumindest ein Sensor bereitgestellt, der ein Signal liefert, wenn ein Blitzstrom durch ein Blitzableiterelement fließt.
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Die
DE 10 2008 035 917 A1 bzw. die
WO 2010/012765 A1 offenbaren eine Anordnung zum Blitzschutz von Radomen und Sende-/Empfangsvorrichtungen mit einer für elektromagnetische Strahlung durchlässigen Schutzhülle. Auf der Schutzhülle sind Ableiterelemente angeordnet, die zum Ableiten von Blitzströmen jeweils einseitig mit einer metallischen Struktur verbunden sind. Die Ableiterelemente können entweder massive metallische Ableiterelemente oder segmentierte Ableiterelemente sein.
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Ein zusätzlicher Schutz vor den Auswirkungen von elektrostatischen Entladungen ist im Sinne der Funktionssicherheit und Schadensvermeidung angebracht.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Blitzableiterelement umfassend einen Träger und auf dem Träger angeordnete metallische Segmente offenbart, wobei der Träger einen Widerstandsbelag in einem Bereich von 100 kΩ/m bis 100 MΩ/m aufweist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Hochfrequenzgerät offenbart, wobei auf einer Oberfläche einer Komponente des Hochfrequenzgeräts zumindest ein segmentiertes Blitzableiterelement gemäß dem ersten Aspekt angeordnet ist.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Fahrzeug umfassend ein segmentiertes Blitzableiterelement gemäß dem ersten Aspekt und/oder ein Hochfrequenzgerät gemäß dem zweiten Aspekt offenbart.
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Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann es sich bei einem Fahrzeug beispielsweise um ein Luftfahrzeug, z. B. ein Flugzeug, ein Landfahrzeug, z. B. eine Kraftfahrzeug oder Schienenfahrzeug, oder um ein Wasserfahrzeug, z. B. ein Schiff, handeln. Das Fahrzeug kann für den Transport von Passagieren eingerichtet sein.
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Nachstehend wird die vorliegende Offenbarung aus Gründen der Übersichtlichkeit mit primärem Fokus auf dem ersten Aspekt beschrieben, wobei die folgenden Erörterungen für den zweiten und dritten Aspekt analog gelten.
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Dadurch, dass bei dem Blitzableiterelement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung der Träger einen Widerstandsbelag in einem Bereich von (einschließlich) 100 kΩ/m bis (einschließlich) 100 MΩ/m aufweist, besteht eine gewisse elektrische Leitfähigkeit des Trägers. Somit wird ein geringfügiger Stromfluss zwischen den auf dem Träger angeordneten metallischen Segmenten permanent ermöglicht. Statische Ladung, die sich aufgrund des triboelektrischen Effekts ansammelt, z. B. beim Einsatz an der Außenhaut eines Luftfahrzeugs durch Reibung mit den Hydrometeoren oder Aerosolen im Allgemeinen, kann so über den Träger abfließen. So wird verhindert, dass sich eines der metallischen Segmente, auf dem sich aufgrund des triboelektrischen Effekts elektrische Ladung angesammelt hat, über die anderen metallischen Segmente entlädt, und Funkenbildung wird vermieden. Solche Entladungen können z. B. zu einer permanent anliegenden hohen Spannung an einer zu schützenden Komponente führen und diese somit beschädigen. Beispielsweise kann aufgrund des triboelektrischen Effekts an einer Antenne, z. B. einer Antenne eines Luftfahrzeugs, eine Spannung in der Größenordnung von mehreren 100 V anliegen, so dass eine entsprechende Spannung an angeschlossene Komponenten, insbesondere Hochfrequenzkomponenten, anliegen kann. Diese sind jedoch oftmals nur für Eingangsspannungen in der Größenordnung von einigen μV ausgelegt und können bei einer über einen längeren Zeitraum anliegenden deutlich höheren Spannung beschädigt werden.
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Der Widerstandsbelag in dem Bereich von 100 kΩ/m bis 100 MΩ/m des Blitzableiterelements ist so gewählt, dass das Fließen eines Blitzstroms über den Träger verhindert wird während gleichzeitig die kontrollierte elektrostatische Ableitung gewährleistet ist. Ein Blitzableiter gemäß dem ersten Aspekt kann daher sowohl einen Blitzschutz als auch einen Schutz vor den Auswirkungen des triboelektrischen Effekts realisieren. Beispielsweise in der Luftfahrt ist es wünschenswert, einen Schutz vor den Auswirkungen des triboelektrischen Effekts zu gewährleisten. Die Leitfähigkeit des Trägers, wenn auch gering ausgeprägt, kann zudem ermöglichen, dass Ladung von einer Oberfläche einer Komponente aus elektrisch isolierendem Material, z. B. einem Glasfaserverbundwerkstoff, auf der das Blitzableiterelement mit seinem Träger angeordnet ist, zu einem gewissen Grad über den Träger abfließen kann, z. B. zu einer metallischen Struktur wie z. B. einem Flugzeugrumpf. Zusätzliche Maßnahmen um das Abfließen statischer Ladung von der Oberfläche zu ermöglichen, z. B. eine Lackierung mit einem antistatischen Lack, können unnötig oder zumindest in geringerem Maß erforderlich sein.
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Bei einem segmentierten Blitzableiterelement mit einem isolierenden Träger ist dagegen die kontrollierte Ableitung von elektrischer Ladung, die sich aufgrund des tribolelektrischen Effekts ansammelt, kaum möglich.
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Ein Ende eines Blitzableiterelements gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann frei sein und kann mit einer metallischen Struktur verbindbar bzw. verbunden sein, an die der Blitzstrom abgeleitet wird. Die metallischen Segmente können bevorzugte Einschlagspunkte für Blitze bilden. Ein Blitz kann zumindest zu seinem Großteil über einen ionisierten Kanal, der sich oberhalb der Segmente des Blitzableiterelements ausbildet, zu der metallischen Struktur abgeleitet werden. Gleichzeitig kann das Blitzableiterelement eine zu schützende Komponente abschirmen und so eine Blitzentladung an ihr verhindern, bzw. zumindest die Stromstärke erheblich senken. Aufgrund des Vorhandenseins der metallischen Segmente kann das Blitzableiterelement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung auch als segmentiertes Blitzableiterelement bezeichnet werden. Das Blitzableiterelement kann z. B. streifenförmig ausgebildet sein, d. h. als Blitzableiterstreifen vorliegen. Das Blitzableiterelement kann mechanisch flexibel ausgebildet sein. Die metallischen Segmente des Blitzableiterelements können gleichmäßig voneinander beabstandet auf dem Träger angeordnet sein. Das Blitzableiterelement kann für den Einsatz an der Oberfläche eines Fahrzeugs, z. B. eines Luftfahrzeugs, eingerichtet sein, was beispielsweise auch den Fall einer Installation auf einer an der Oberfläche eines Luftfahrzeugs angeordneten Antenne einschließt. Zu den weiteren möglichen Einsatzgebieten eines Blitzableiterelements gemäß dem ersten Aspekt zählt unter anderem die Anwendung an Rotorblättern von Windkraftanlagen.
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Gemäß einer Variante ist der Träger monolithisch aufgebaut. Dies kann z. B. umgesetzt werden, indem ein aus einer einzigen Schicht aufgebauter Träger gewählt wird. Gegenüber einem Träger mit mehreren, z. B. zwei Schichten, von denen beispielsweise eine elektrisch isolierend ist und die andere eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufweist und die metallischen Segmente zum Abfließen statischer Ladung verbindet, kann ein solcher monolithischer Aufbau unter anderem durch seine geringere Komplexität einfacher und kostengünstiger herzustellen sein.
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Unterschiedliche Trägergeometrien sind möglich. Beispielsweise kann der Träger einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt haben. Zum Beispiel kann die Dicke des Trägers im Bereich von 0,5 mm bis 1 mm, speziell im Bereich von 0,8 mm bis 1,2 mm, liegen, z. B. 1 mm betragen. Die Breite des Trägers kann z. B. im Bereich der Segmentbreite bis zu 20 mm liegen. Allgemein kann festgehalten werden, dass die Geometrie des Trägers keinen signifikanten Einfluss auf das Ermöglichen einer kontrollierten elektrostatischen Entladung hat.
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Gemäß einer Variante ist ein Grundmaterial des Trägers mit einem elektrisch leitfähigen Dotierstoff dotiert. Durch Dotierung mit einem elektrisch leitfähigen Dotierstoff, kann mit vergleichsweise hoher Genauigkeit ein gewünschter Widerstandsbelag des Trägers erreichbar sein. Als Beispiele für elektrisch leitfähige Dotierstoffe seien hier Graphit, Aluminum, z. B. als Aluminiumpulver vorliegend, und Glaskugeln mit metallisierter Oberfläche genannt. Das Trägergrundmaterial kann ein Isolierstoff sein. Beispielsweise kann das Grundmaterial ein Kunststoff, z. B. ein Silikon, sein.
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Gemäß einer Variante macht der Dotierstoff 3 bis 5 Volumenprozent, speziell 3,5 bis 4,5 Volumenprozent, beispielsweise ca. 4 Volumenprozent, des Materials des Trägers aus. Abhängig von Grundmaterial und Trägergeometrie kann so ein Widerstandsbelag in dem Wertebereich von 100 kΩ/m bis 100 MΩ/m realisierbar sein.
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Gemäß einer Variante liegt der Widerstandsbelag in einem Bereich von 1 MΩ/m bis 100 MΩ/m.
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Gemäß einer Variante ist der Volumenwiderstand des Trägers homogen. Beispielsweise kann der Volumenwiderstand des Trägers in wenigstens einem Abschnitt des Trägers homogen sein. Insbesondere kann der Volumenwiderstand über den gesamten Träger homogen sein. Der Begriff der Homogenität des Volumenwiderstands schließt Abweichungen des Volumenwiderstandwertes innerhalb üblicher Toleranzen ein. Dies kann gewährleisten, dass das Fließen eines Blitzstroms über den Träger verhindert wird. Zum Beispiel bei einem Träger, bei dem einer oder mehrere Leiter, beispielsweise Kupferdrähte, durch einen ansonsten aus isolierendem Material bestehenden Träger laufen, könnte dies nicht gewährleistet sein. Hier könnte der Blitz in die Leiter einschlagen und der Blitzstrom dann von diesen transportiert werden.
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Die Geometrie der metallischen Segmente kann beliebig gewählt sein. Gemäß einer Variante ist die Form zumindest eines, mehrerer oder aller der metallischen Segmente aus den folgenden Formen gewählt: kreisförmig, quadratisch, rechteckig, dreieckig. Insbesondere können alle Segmente dieselbe Form haben. Es können aber auch Segmente mit unterschiedlichen Formen gemischt vorkommen.
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Bei einem Hochfrequenzgerät gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das Blitzableiterelement auf der Oberfläche der Komponente des Hochfrequenzgeräts für einen Blitzschutz und einen Schutz vor den Auswirkungen des triboelektrischen Effekts sorgen. Der Schutz kann sich gegebenenfalls nicht nur auf die Komponente selbst, sondern auch auf mit ihr verbundene oder von ihr abgedeckte Komponenten des Hochfrequenzgeräts erstrecken.
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Gemäß einer Variante umfasst das Hochfrequenzgerät mindestens eine der folgenden Komponenten: eine Antenne, eine Sendeeinheit, eine Empfangseinheit, ein Verbindungsmittel. Das Verbindungsmittel kann beispielsweise ein Kabel, z. B. ein Koaxialkabel, ein Stecker usw. sein. Die Antenne kann beispielsweise eine Blatt- oder Schwertantenne sein. Jede Komponente kann einfach oder mehrfach vorhanden sein. Der durch einen Blitzableiterelement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung realisierbare Schutz vor den Auswirkungen triboelektrischen Effekts an der an der Oberfläche des Blitzableiterelements kann beispielsweise bei einem eine Antenne umfassenden Hochfrequenzgerät verhindern, dass wegen einer durch den triboelektrischen Effekt in der Antenne verursachten hohen Spannung über entsprechende Verbindungsmittel einen entsprechende Spannung an einer oder mehreren an die Antenne angeschlossenen Komponenten des Hochfrequenzgeräts, z. B. eine Sendeeinheit, anliegt und diese Komponenten beschädigt oder zerstört.
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Gemäß einer Variante umfasst das Hochfrequenzgerät eine für elektromagnetische Strahlung durchlässige Hülle, auf deren Oberfläche ein Blitzableiterelement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist. Bei dieser Variante kann sich die Hülle aufgrund des Umstands, dass sie für elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, d. h. dielektrische Eigenschaften aufweist, statisch aufladen. Beispielsweise kann die Hülle aus einem Glasfaserverbundwerkstoff bestehen. Der Träger des Blitzableiterelements kann aufgrund seiner geringen elektrischen Leitfähigkeit das Abließen der Ladung von der Hülle zu einer Struktur, mit der der Träger an einem Ende verbunden ist, ermöglichen. Das Ergreifen zusätzlicher Maßnahmen, um das Abfließen statischer Ladung von der Hülle zu ermöglichen, z. B. das Aufbringen einer antistatischen Lackierung, kann unnötig sein. Gemäß einer Variante ist die Hülle daher frei von einer antistatischen Lackierung.
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Gemäß einer Variante ist das Hochfrequenzgerät ein Radargerät, z. B. ein Radargerät, das für den Einsatz in einem Luftfahrzeug, z. B. Flugzeug, eingerichtet ist. Innerhalb dieser Variante kann die für elektromagnetische Strahlung durchlässige Hülle ein Radom sein. Der durch ein Blitzableiterelement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung realisierbare Schutz vor den Auswirkungen des triboelektrischen Effekts an der an der Oberfläche des Blitzableiterelements kann z. B. ermöglichen, dass bei einem Radargerät für den Einsatz in einem Luftfahrzeug ein Schutz vor den Auswirkungen des triboelektrischen Effekts möglich ist.
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Gemäß einer Variante umfasst das Hochfrequenzgerät eine Antenne, die eine Oberfläche besitzt, auf der das Blitzableiterelement angeordnet ist. Die Antenne kann einen metallischen Grundkörper aufweisen. Die Oberfläche der Antenne, kann eine geringere elektrische Leitfähigkeit als der Grundkörper aufweisen. Beispielsweise kann die Oberfläche der Antenne elektrisch nicht leitfähig sein oder elektrisch nur schwach leitfähig sein. Bei der Antenne kann es sich beispielsweise um eine Schwertantenne handeln. Eine Antenne kann – auch bei nur schwacher oder fehlender elektrischer Leitfähigkeit ihrer Oberfläche – einen bevorzugten Einschlagspunkt für Blitze darstellen. Dies kann umso mehr gelten, wenn die Antenne an einer exponierten Stelle angebracht ist und/oder unbedeckt ist. Ein Beispiel hierfür ist die Anordnung der Antenne auf der Außenhaut eines Fahrzeugs, z. B. eines Luftfahrzeugs. Andererseits kann die Oberfläche des Blitzableiterelements dort Einflüssen ausgesetzt sein, die zum Auftreten des tribolektrischen Effekts führen. Mit der Antenne verbundene Komponenten, z. B. Hochfrequenzkomponenten, können zudem für einen Blitzstrom oder für längere Zeit an ihnen anliegende hohe Spannungen, die von durch den triboelektrischen Effekt verursachten elektrischen Entladungen hervorgerufen werden, besonders empfindlich sein. Somit kann der Einsatz des Blitzableiterelements an der Oberfläche der Antenne besonders nutzbringend sein. Die Oberfläche kann insbesondere eine Außenfläche der Antenne sein.
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Bei einem Blitzableiterelement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Ende des Blitzableiterelements eingerichtet sein, mit einer metallischen Struktur verbunden zu werden. Ein Blitzstrom kann dann von dem Blitzableiterelement an die metallische Struktur abgeleitet werden. Die metallische Struktur kann so massiv beschaffen sein, dass sie in der Lage ist, den Blitzstrom unbeschadet zu überstehen. Bei einem Fahrzeug gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die metallische Struktur beispielsweise Teil der Fahrzeugstruktur sein, z. B. kann bei einem Flugzeug der Flugzeugrumpf als Struktur dienen, in die der Blitzstrom abgeleitet wird.
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Die in dieser Spezifikation vorstehend beschriebenen beispielhaften Varianten der vorliegenden Offenbarung sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart sein. Weitere beispielhafte Ausgestaltungen sind der folgenden detaillierten Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen in Verbindung mit den Figuren zu entnehmen. Die Figuren dienen lediglich dem Zwecke der Verdeutlichung von Ausführungsbeispielen. Sie sind nicht maßstabsgetreu und sollen lediglich das allgemeine Konzept der Offenbarung beispielhaft widerspiegeln. Beispielsweise sollen Merkmale, die in den Figuren enthalten sind, keineswegs als notwendiger Bestandteil erachtet werden.
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In den Figuren zeigen
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1: eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Blitzableiterelements gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
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2a: eine schematische Darstellung eines Flugzeugs als Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung, wobei das Flugzeug ein Ausführungsbeispiel eines Hochfrequenzgeräts gemäß dem zweiten Aspekt umfasst, welches mehrere Blitzableiterelemente gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1 aufweist;
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2b: eine schematische Darstellung des Radoms des Hochfrequenzgeräts aus 2a samt darauf angeordneter Blitzableiterelemente gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1;
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2c: eine schematische Darstellung einer Antenne des Flugzeugs aus 2a, die Bestandteil eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Hochfrequenzgeräts gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Blitzableiterelements 100 gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
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Das segmentierte Blitzableiterelement 100 liegt als ca. 30 cm langer Blitzableiterstreifen vor. Es umfasst einen Träger 110 und metallische Segmente 120, die auf dem Träger 110 angeordnet sind. Das Blitzableiterelement 100 ist flexibel, so dass es auch auf gewölbten Oberflächen angebracht, z. B. aufgeklebt, werden kann. Die Geometrie der metallischen Segmente 120 kann beliebig gewählt sein. In 1 werden die metallischen Segmente 120 daher durch Sterne repräsentiert, die für die unterschiedlichen möglichen Segmentgeometrien, z. B. kreisförmig, quadratisch, rechteckig oder dreieckig, stehen. Benachbarte Segmente 120 sind ungefähr gleichmäßig voneinander beabstandet. Der Träger 110 ist monolithisch aufgebaut, d. h. er umfasst nur eine einzige Schicht. Er hat einen rechteckigen Querschnitt. Seine Dicke beträgt 1 mm und seine Breite liegt im Bereich der Segmentbreite bis zu 20 mm, z. B. bei 10 mm. Er besteht aus einem isolierenden Kunststoff als Grundmaterial, der mit Graphit als Dotierstoff dotiert ist. Das Graphit macht ca. 4 Volumenprozent des Materials des Trägers 110 aus. Durch die Graphitdotierung in der angegeben Konzentration weist der Träger 110 einen Widerstandsbelag in einem Bereich von 100 kΩ/m bis 100 MΩ/m auf, insbesondere liegt der Widerstandsbelag in einem Bereich von 1 MΩ/m bis 100 MΩ/m. Der Volumenwiderstand des Trägers 110 ist über den gesamten Träger 110 homogen.
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In einer Anwendungssituation ist ein Ende des Blitzableiterelements 100 frei und das andere Ende mit einer metallischen Struktur verbunden. Die metallischen Segmente 120 bilden bevorzugte Einschlagspunkte für Blitze. Ein Blitz kann zumindest zu seinem Großteil über einen ionisierten Kanal, der sich oberhalb der Segmente 110 ausbildet, zu der metallischen Struktur abgeleitet werden. Eine zu schützende Komponente kann dagegen durch das Blitzableiterelement 100 abgeschirmt werden.
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Der Widerstandsbelag des Trägers 110 im Bereich von 100 kΩ/m bis 100 MΩ/m ermöglicht permanent einen Stromfluss zwischen den Segmenten 120. Statische Ladung, die sich aufgrund des tribolelektrischen Effekts ansammelt, kann so über den Träger 110 abfließen. So wird verhindert, dass sich eines der metallischen Segmente 120, auf dem sich aufgrund des triboelektrischen Effekts elektrische Ladung angesammelt hat, über die anderen metallischen Segmente 120 entlädt, und Funkenbildung wird vermieden. Solche Entladungen könnten zu einer über eine längere Zeit an einer zu schützenden Komponente anliegenden hohen Spannung von bis zu mehreren 100 V führen, die diese beschädigt. Der Widerstandsbelag in dem Bereich von 100 kΩ/m bis 100 MΩ/m ermöglicht die kontrollierte elektrostatische Ableitung und verhindert gleichzeitig das Fließen eines Blitzstroms über den Träger 110. Die Homogenität des Volumenwiderstands über den gesamten Träger 110 trägt ebenfalls dazu bei, dass kein Blitzstrom über den Träger fließen kann, da es keine Bereiche mit gegenüber anderen Trägerbereichen deutlich gesteigerter Leitfähigkeit gibt. Die Leitfähigkeit des Trägers 110 kann zudem ermöglichen, dass Ladung von einer Oberfläche einer Komponente aus elektrisch isolierendem Material, auf die der Träger 110 aufgebracht ist, über diesen abfließen kann. Zusätzliche Maßnahmen, um das Abfließen statischer Ladung von der Oberfläche zu ermöglichen, können folglich unnötig sein.
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2a zeigt eine schematische Darstellung eines Flugzeugs 200 als Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung, wobei das Flugzeug 200 ein Ausführungsbeispiel eines Hochfrequenzgeräts 220 gemäß dem zweiten Aspekt umfasst, welches mehrere Blitzableiterelemente 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1 aufweist.
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Das Flugzeug 200 besitzt eine metallische Außenhaut 210. Ferner ist es mit einem Radargerät 220 ausgestattet. Das Radargerät 220 ist am vorderen Ende des Flugzeugs 200 angeordnet. Es umfasst eine Sende- und Empfangseinheit 221, die über Verbindungsmittel (nicht gezeigt), zu denen ein Koaxialkabel und Stecker zählen, mit der Antenne 222 verbunden ist. Ein paraboloidförmiges Radom 223 aus einem elektrisch isolierenden Glasfaserverbundwerkstoff, der für elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, damit das Radargerät 220 arbeiten kann, dient als Hülle des Radargeräts 220.
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2b zeigt eine schematische Darstellung des Radoms 223 des Radargeräts 220 aus 2a samt der darauf angeordneten Blitzableiterelemente 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1. Wie in 2b gezeigt, sind über eine äußere Oberfläche 224 des Radoms 223 verteilt mehrere Blitzableiterelemente 100 angeordnet, wobei je ein Ende der Blitzableiterelemente 100 frei ist und das andere Ende 130 mit der Außenhaut 210 verbunden ist. Statische Ladung, die aufgrund des triboelektrischen Effekts, z. B. durch Reibung mit Hydrometeoren oder Aerosolen im Allgemeinen, an der Oberfläche der Blitzableiterelemente 100 entsteht, kann somit über den Träger 110 zu der Außenhaut 210 kontrolliert abfließen. Somit wird das Radargerät 220 vor der schädlichen Auswirkungen des triboelektrischen Effekts geschützt. Zum Beispiel wird verhindert, dass bei einer Entladung eines Segments 120, auf dem sich aufgrund des triboelektrischen Effekts elektrische Ladung angesammelt hat, über die anderen metallischen Segmente 120 eine hohe Spannung in der Antenne 222 entsteht, die dann über die Verbindungsmittel auch an der für Eingangsspannungen in der Größenordnung von einigen μV ausgelegten Sende- und Empfangseinheit 221 anliegt und diese beschädigt. Zusätzlich zu dem ferner mittels der Blitzableiterelemente 100 realisierten Blitzschutz für die Antenne 222 und die Sende- und Empfangseinheit 221 kann außerdem noch Ladung von der Oberfläche 224 des Radoms 223 über die Träger 110 der Blitzableiterelemente 100 zu der Flugzeugaußenhaut 210 abfließen. Das Radom 223 ist daher frei von einer antistatischen Lackierung.
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2c zeigt eine schematische Darstellung einer Schwertantenne 230 des Flugzeugs 200 aus 2a, die Bestandteil eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Hochfrequenzgeräts gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist. Die Schwertantenne 230 weist einen metallischen Grundkörper und eine schwach oder nicht leitfähige Außenfläche 231 auf und ist über Befestigungsmittel 232 mit der Außenhaut 210 des Flugzeugs 200 verbunden, z. B. am Flugzeugrumpf oder an einer Tragfläche. Auf der Außenfläche 231 ist ein Blitzableiterelement 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1 angeordnet. Es können auch mehrere Blitzableiterelemente 100 vorgesehen sein.
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Die Schwertantenne 230 stellt aufgrund ihres metallischen Grundkörpers und ihrer Anordnung auf der Außenhaut 210 des Flugzeugs 200 trotz der nicht oder nur schwach leitfähigen Außenfläche 231 einen bevorzugten Einschlagspunkt für Blitze dar, so dass der Blitzschutz durch das Blitzableiterelement 100 von besonderer Bedeutung ist. Das Blitzableiterelement 100 kann an seiner Installationsposition jedoch unter anderem in Kontakt mit Hydrometeoren kommen, so dass an der Blitzableiteroberfläche der triboelektrische Effekt auftritt. Dessen Auswirkungen wirkt wie bereits erörtert der Widerstandsbelag des Trägers 110 des Blitzableiterelements 100 entgegen. Somit werden an die Schwertantenne 230 angeschlossene Komponenten sowohl vor einer Beschädigung durch einen Blitzstrom als auch durch eine über längere Zeit anliegende, durch den triboelektrischen Effekt hervorgerufene hohe Spannung geschützt.
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Die in dieser Spezifikation beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart sein. Insbesondere soll auch die Beschreibung eines von einer Ausführungsform umfassten Merkmals – sofern nicht explizit gegenteilig erklärt – vorliegend nicht so verstanden werden, dass das Merkmal für die Funktion des Ausführungsbeispiels unerlässlich oder wesentlich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0270052 A1 [0004]
- FR 2913504 A1 [0004]
- DE 102008035917 A1 [0005]
- WO 2010/012765 A1 [0005]
