12. Blitzschutz

Details: Hauptkategorie: I. Theorie; Kategorie: 12. Blitzschutz

Segeln mit Yachten

12. Blitzschutz

                         1.    Grundlagen
                               -   Entstehung von Blitzen
                               -   Gefahren
                               -   Erdung
                               -   Aufgaben eines Blitzschutzsystems
                          2.    Vorbehalte
                          3.    Germanischer Lloyd
                          4.    Einzelaspekte
                                      Fangstab, UKW-Antenne, Ableitung, Potentialausgleich,
                                      Induktion, Landanschluss, Ringleiter, Blitzschutz an Land
                          5.    Mein Fazit

Blitzableiter sind "der größte Misstrauensbeweis gegen Gott".

(Volkes Stimme anlässlich des ersten Blitzableiters 1769 auf der Hamburger Jacobi-Kirche; nach Pegnitz-Zeitung, 27. 1. 24)

1. Grundlagen

Entstehung von Blitzen
Die Unterseite einer Wolke lädt sich negativ auf, das Wasser positiv. Die dazwischenliegende Luftschicht wirkt zunächst als Isolation.

Die Wolke wandert und zieht sozusagen einen "Ladungsschatten" auf der Wasseroberfläche mit sich.

Wenn der Schatten auf das Boot fällt, akkumuliert sich die Ladung in den hochgelegenen Teilen des Bootes.

Ist sie groß genug, bricht die Isolationswirkung der Luft zusammen, die Luft wird ionisiert und es kommt zur Entladung (im Schnitt mit 20.000 A).

Dipl. Ing. Dieter Homeier auf eine Anfrage (2010):
… In den meisten Fällen wird, aus Unkenntnis, nicht berücksichtigt, dass ein Blitz aus zwei sehr unterschiedlichen Phasen besteht ... :
In der ersten Phase entsteht nach dem Erreichen der erforderlichen Potenzialdifferenz zwischen der Gewitterwolke und Erde/See

eine schwache Vorentladung, die sich ruckartig für eine kurze Strecke nach unten bewegt.

Weitere nachfolgende Entladungen verlängern den so entstehenden Ionisationskanal mit zunehmender Helligkeit und Leistung

bis zum Erdboden/See.
In der zweiten Phase geht dann in diesem Ionisationskanal die hochenergetische Hauptentladung von unten nach oben.

Für dieses physikalisch bedingte Phänomen liegen u. a. Aufnahmen mit Hochgeschwindigkeitskameras zur Bestätigung vor.

In seltenen Fällen kann der Entladungsvorgang bei Ferneinschlägen sogar per Auge beobachtet werden.

Die Entladungsrichtung des Hauptblitzes erklärt auch viele für Laien nicht verständliche Auswirkungen.

Gefahren
-    Stromschlag, Feuer, mechanische Zerstörungen
-    Unter Deck:
     -   Überschläge auf andere Metallteile aufgrund unterschiedlicher Spannung; dabei können Menschen erfasst werden.
     -   Magnetfeld, Induktionsspannung
Die unglaubliche Spannung erzeugt in allen Leitern Induktionsspannung, welche normalerweise alle Elektronik zerstört.
Dies kann geschehen, auch wenn der Blitz nicht unmittelbar ins Schiff sondern entfernt einschlägt.

Erdung
Mit "Erdung" werden verschiedene Dinge bezeichnet:
Nach Wikipedia:
   -   Schutzerdung (Personenschutz)
   -   Blitzableitung
   -   Funktionserdung (Ableiten von Störsignalen)
   -   Betriebserdung (Sicherstellung eines störungsfreien Betriebs)

Die "Erde" auf einem Schiff ist das umgebende Wasser.
Erdung im Zusammenhang mit Blitzschutz auf Yachten meint elektrisch-leitende Verbindung mit dem Seewasser zum Zwecke der
   -    Blitzableitung
   -    und des Potential-Ausgleichs.

Aufgaben eines Blitzschutz-Systems

- Spannungsableitung
Die erste Aufgabe eines Blitzableiter - Systems ist, es gar nicht zu einer Entladung kommen zu lassen.
Die Spannung soll deshalb vor (!) der Entladung abgeleitet werden dadurch, dass das elektrische Potential an der Mastspitze

dem Potential an der Wasseroberfläche angeglichen wird.
Das kann nur geschehen, wenn die Widerstände zwischen Mastspitze und Wasser möglichst klein sind
(nach Germ. Lloyd: nicht höher als 0,02 Ohm).

- Ableitung des Blitzes
Die zweite Aufgabe eines Blitzschutz-Systems besteht in der möglichst kontrollierten Ableitung des Blitzes, also so,

dass weder Personen- noch Sachschäden entstehen.

- Personenschutz
Während der Blitzableitung entstehen im Inneren des Schiffes hohe Spannungsunterschiede zwischen metallischen Schiffskomponenten

(z. B. Motor, Pantry).
Damit es zu keinen Überschlägen kommt, müssen sie leitend miteinander verbunden und geerdet werden (Potentialausgleich).

- Schutz der elektronischen Geräte
An letzter Stelle steht evtl. der Schutz elektronischer Geräte,

die durch die hohen Spannungen und starken Magnetfelder gefährdet sind.

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2. Vorbehalte

Es gibt erhebliche Meinungsunterschiede hinsichtlich des Sinnes von Blitzschutz-Maßnahmen.
Die Palette reicht von ...
nichts unternehmen ...
        Schiffsverluste durch Blitzschlag spielten statistisch keine Rolle; Maßnahmen seien
        in ihrer Wirkung unberechenbar, sogar kontraproduktiv.
… bis zum Versuch, alle Schäden zu verhindern
         (Weber, VDE, Merkblatt, Herrmann).

Aus einem Lehrgang (1990):
-    Noch nie ist jemand durch einen Blitz an Bord zu Tode gekommen.
-    Brände durch Blitzeinschlag sind nicht bekannt.
-    Die Versicherung bezahlt, auch wenn Blitzschutz nicht vorhanden ist.
-    Bei einem Blitzeinschlag ist die Elektronik immer kaputt.
-    Blitz ist nicht (!) berechenbar.
-    Nachrüstbarer Blitzschutz zum Anklemmen (Metallkabel) ist Unfug.

Mitschrift eines Freundes bei einem Lehrgang (2006) :
Blitzschutz ist fragwürdig.
-    Statistisch spielt Blitzschlag als Ursache bei Schiffsverlusten keine Rolle.
        Dagegen Pantaenius-Magazin 2020: "Schäden durch Blitzschlag nehmen zu."
            (Anm.: Gemeint ist eher die erhöhte Schadenssumme. Vermutlich liegt es an der teuren Elektronik,
           die selbst dann zerstört wird, wenn der Blitz nicht unmittelbar in das Schiff einschlägt.)
-    Einige Werften lassen sich vor Einbau von Blitzschutz-Maßnahmen schriftlich bestätigen, dass sie

auf die möglichen Lateralschäden hingewiesen haben und lehnen Regressansprüche ab.

Beispiele für Schäden:
      -    Ein Massekabel wird von dem Want außenbords ins Wasser geführt mit der Folge,
      dass der Blitzeinschlag ein ca. 30 cm großes Loch in die Bordwand brennt.
      -    Der Blitz wird auf den Kiel geleitet (Blitzableitung). Wasser, das sich zwischen
      angebolztem Kiel und dem Bootsrumpf befindet, wird kurzfristig so erhitzt, dass der Kiel abgesprengt wird
      und ein großes Loch hinterlässt.
-   Vorbeugend sollte man jedoch den Motor starten, bevor bei Überspannung die Elektronik zerstört wird.

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3. Germanischer Lloyd (Appendix E - 1 - 3)

Auszüge; Übersetzung einzelner Wörter in Klammern von mir hinzugefügt, Hervorhebungen von mir.

Trapping arrangements
„Trapping arrangements (= Blitzfänger) have the task of determining the point for lightning strike,

so as to prevent uncontrolled strikes elsewhere.”
“Masts of electrically non conducting material shall have a trapping device on the masthead,

in the form of a metal rod at least 8 mm in diameter and projecting at least 300 mm above the mast.
Metal head fittings may be used as trapping arrangements if they enclose the mast all around

and the material is at least 3 mm thick.

Metal masts do not need special trapping arrangements.
Aerials (= Antennen), anemometers, etc. located on the masthead and whose operational requirements

preclude (= ausschließen) direct earthing shall be linked to the masthead by separating spark gaps (= Trennfunkenstrecke).”

Discharge lines (Blitz-Ableitungs-Strecke)
“Flexible copper leads (= flexible Kupferkabel) of type … “
“Discharge lines running to the earth connection shall be as straight as possible.

Sharp bends and tight bights of the conductor shall be avoided.”
Minimum cross sections:
       -    main line               25 mm ²
       -    secondary line       20 mm ²

Earthing arrangements
The discharge lines are to be conductively connected … to
-    the bolts of a not laminated-in keel which are accessible from inside the craft
-    or a copper or equivalent metal plate at least 0,2 (m ²) …
To avoid damage to bearings (= Lager), propeller shafting (= Welle) should not be used for discharging lightning current

into the water.

Internal lightning protection
“ … all major metal parts on and below deck, such as bow and stern pulpits (= Bug- und Heckkorb),

stern tubes (= Stevenrohr), steering gear, pipelines, metal wash basins and toilets, metal tanks plus the electric systeme
(e. g. battery negative pole) are to be conductively linked to the earth connection …
For this, copper conductors with a minimum cross section of 4 mm ² shall be used.
If direct connection of certain appliances or equipment to the earthed lightning protection installation is not possible for

operational reasons (=betriebstechnische Gründe), arresters (= Ableiter) or closed separating spark gaps (= Trennfunkenstrecken)

shall be inserted.”

Zusammenfassung
-   Leitungsquerschnitte
        Haupt-Leitung (z.B. Mastfuß - Kiel):    mind.            25 mm ²
        Nebenleitungen:                                              20 mm ²
        Potentialausgleich:                                          4 mm ²
-   Metallmasten brauchen keinen "Blitzfänger".
-   Ableitung über den Kiel, nicht über Getriebe und Welle, um Schäden zu vermeiden.
-   Ableitungsfläche in das Wasser: mindestens 0,2 m ² (im Süßwasser mehr)
-   Potentialausgleich im Inneren:
    -    Verbindung aller (größeren) Metallteile und Ableitung
    -    Einbeziehung des Batterie-Minus
-   Trennfunkenstrecken dort, wo Verbindungen nicht möglich sind.

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4. Einzelaspekte

                     4.1   Fangstab, UKW-Antenne
                       4.2   Ableitung
                       4.3   Potentialausgleich
                       4.4   Induktion
                       4.5   Landanschluss
                       4.6   Ringleiter
                       4.7   Blitzschutz an Land

4.1 Fangstab, UKW-Antenne

Nicht-Metall-Masten brauchen einen Fangstab.
GL: “Masts of electrically non conducting material shall have a trapping device on the mathead,

in the form of a metal rod at least 8 mm in diameter and projecting at least 300 mm above the mast.”

Metallmasten:
     -     GL:   “Metal masts do not need special trapping arrangements.”
     -     In den "Sicherheitsrichtlinien", die auf die internationalen ORC-Richtlinien für Regatta-Yachten zurückgehen,
      wird kein Fangstab, aber eine Notantenne gefordert.
Weber, VDO und Herrmann wollen dagegen einen Metallstab auf der Mastspitze von mind. 30 cm Länge und 8 mm Stärke.
Weber möchte mit dem Fangstab die Rollenkästen in der Mastspitze und die dort laufenden Fallen schützen.
Herrmann: „Um einen direkten Einschlag ohne Lochbildung und Überhitzung zu überstehen,ist … eine Mindestwanddicke
      von 7 Millimetern erforderlich ..

Daher können selbst größere Aluminiummasten nicht als Fangstangen eingesetzt werden …“

UKW - Antenne
Germ. Lloyd: “Aerials (= Antennen), anemometers, etc. located on the masthead … shall be linked to the masthead
        by separating spark gaps " (Trennfunkenstrecke).
Weber: „Die am Masttopp montierte UKW-Antenne ist ungeschützt und kann auch nicht geschützt werden".
Im VDE-Merkblatt wird (bei Metallmasten) angeordnet:
       „Die UKW-Antenne ist durch ein Metallrohr um 30 cm über den Masttopp zu verlängern.
       (Die Antenne wird aufgesetzt.) … Beim Einschlag kann die UKW-Antenne zwar zerstört werden,
       aber das Rohr bleibt als `Blitzfänger`erhalten.“
Herrmann spricht sich für eine Fangstange aus, die mind. 30 cm über die Antenne hinausreicht, also ~ 1.30 m lang ist,

weil dadurch die UKW-Antenne, die Positionslaterne und auch die Windgeberanlage geschützt werden würden.
Als blitztechnisch bessere Lösung für die Antenne empfehlen Weber und Herrmann, diese auf die Saling zu setzen (was

Reichweitenverlust bedeutet).

Anm.:
-     Anemometer und Positionslaternen zu schützen, halte ich für zweitrangig
-     GL und RORC verlangen keinen Fangstab für Alu-Masten. Der Mast ist der Fangstab!
      Man müsste überprüfen, ob in der Praxis tatsächlich Masttopps von Blitzen zerstört wurden
    und Fallen geschmolzen sind. (Versicherungsfälle?)
-     Die Antenne auf eine 30 cm lange Unterkonstruktion zu setzen, erscheint mir aus dem gleichen Grund hinfällig.
-     Was nützt es, die UKW-Antenne zu erhalten, wenn das UKW-Gerät vermutlich sowieso zerstört wird (s. „Induktion“).

Mein Vorschlag

Anstelle von Fangstab und einem System von Ableitern: ein mobiles Zweit-UKW-Gerät in einer Metallbox.
(s. „Induktion“)

Nachtrag 4/19
Martin Reincke in: Palstek 2/19, "Erdung von Yachten"
"Da die Antennen so hoch wie möglich montiert werden sollen, um eine möglichst gute Reichweite zu erzielen,

wirken sie gleichzeitig im Falle eines Gewitters wie eine Fangeinrichtung für Blitze.

Daher sollten Halter und Antenne gut leitend miteinander verschraubt sein..." (ebenso mit dem Mast).
Von einem Fangstab ist keine Rede!
"Da am Mastfuß für das Winterlager ohnehin eine Trennstelle erforderlich sein wird, kann dort zur Ableitung

von unerwünschter hoher Spannung eine Ableiteinrichtung installiert werden."
"... sollte trotz der ... genannten Schutzvorrichtungen eine schädliche Spannung über die Antenne das Gerät erreichen,

dann ist es wegen der komplexen Mikroelektronik in dem Funkgerät ohnehin zu spät."

Überspannungsableiter (Koaxial-Lightning-Protector):

"Diese Geräte werden ab einer definierten Spannungshöhe leitend und führen gefährliche Spannungen gegen die Erdung ab."
Entscheidend ist, dass sie keine ständige Verbindung (Erde) herstellen.

Nachtrag (Jan. 2021):
Schutz des UKW-Gerätes
Die Firma Kathrein (Kathrein Digital Systems GmbH https://www.kathrein-ds.com)
setzt zum Schutz von Antennen zwei Überspannungsableiter ein: KAZ 11 und KAZ 12.
- KAZ 12 ist als Gasableiter ein "Grobschutz für höhere Ableitströme"

... und sollte "möglichst nahe nach der Hauseinführung" installiert werden.

Der dahinterstehende Gedanke scheint mir zu sein, die extremen Blitzspannungen erst gar nicht in das Netz des Hauses

eindringen zu lassen. Denn niemand weiß, welchen Weg sich die zigtausend Volt Spannung suchen, wenn sie bis zum Empfänger

durchgereicht werden.
Auf die Schiff-Situation übertragen, müsste KAZ 12 unmittelbar nach der Decksdurchführung in die Antennenleitung geschraubt

    werden.
    Ich würde das Gerät unmittelbar nach der Antenne in die Mastspitze setzen.
-   KAZ 11 ist als "Feinschutz, möglichst nahe am zu schützenden Objekt" zu installieren.

Kathrein will offensichtlich, dass beide Geräte eingesetzt werden, auch wenn jedes für sich sinnvoll ist.
KAZ 12 kostet ~ 30,- , KAZ 11 ~ 35,- € (Jan. 2021).

Wenn tatsächlich ein Blitz in die Mastspitze einschlägt, wird von der Antenne nichts übrigbleiben.

Deshalb sollte für diesen Fall eine Notantenne oder ein mobiles UKW vorgehalten werden.

Zur Verbindung eines Antennenkabels mit dem Schraubgewinde eines Geräteanschlusses braucht man einen F-Stecker.

- F-Stecker auf Koaxialkabel montieren: https://www.youtube.com/watch?v=YY1jRG5iO-E
- Dann wird der F-Stecker (mit dem Kabel) auf das Gewinde geschraubt.

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4.2 Ableitung

Mit dem Kiel verbunden werde müssen:
      -    der Mast
      -    die Püttinge der Wanten
      -    Vor- und Achterstag
      -    Bug- und Heckkorb

Ein Blitz ist kein Gleichstrom; er hat den Charakter eines Wechselstroms. Das macht alles noch weniger berechenbar.
-   Man benötigt mechanisch belastbare Verbindungen.
-   Um Schäden am Getriebe zu vermeiden, empfiehlt der GL, den Motor nicht in die Blitz-Ableitungs-Strecke (discharge line)

einzubeziehen. Die Kupferkabel oder -geflechte sollen auf die Kielbolzen geführt werden.
- Epoxidharz hat einen hohen elektrischen Widerstand.

Es zählt zu den nicht leitenden Materialien und würde Blitzableitung unmöglich machen.
Kiele dürfen also nicht völlig mit GFK, Epoxy oder Epoxid-Spachtelmasse gekapselt werden.
Wenn der Kiel von Epoxy umhüllt ist, ist nicht definiert, an welcher Stelle der Blitz austritt.

Tritt er dann überhaupt am Kiel aus oder an einer anderen Stelle des Rumpfes?

Oder fließt der Strom über das Rigg und die Püttinge in das Wasser?
- Wenn sich der Blitz einen Austritt in der Nähe eines Seeventils sucht, besteht die Möglichkeit eines Rück-Überschlags,

welcher das Seeventil zerstören kann.
- Der hohe Widerstand durch das isolierende Epoxy am Kiel führt zu einer Art Stau im Kabel.

Es kann zu Überschlägen im Schiffsinneren kommen.

Das alles zusammengenommen in Verbindung mit dem Hinweis, dass eine gute Ableitung einen Blitzschlag evtl. verhindert, zeigt,

dass eine optimale Blitzableitung die wichtigste Maßnahme im Blitzschutz darstellt.
Deshalb sollte man bei dem Versuch, Blitzschutz zu realisieren, mit dem Übertritt des Blitzes ins Seewasser beginnen

und dieses Problem als erstes lösen, bevor man Leitungen einzieht usw.

Die Verbindung zum Seewasser    ... wird erreicht durch den
       -    nicht isolierten Eisenkiel
       -    oder eine Metallplatte am Kiel
              GL: “... a copper or equivalent metal plate at least 0,2 m²”

Herrmann stellt fest, dass die Größe der Erdungsplatte nicht von der Leitfähigkeit des Materials sondern vom
    Ohm`schen Widerstand des umgebenden Wassers abhängig ist.

Er berechnet die Größe der Ableitungsplatte

mit 0.1 m² für See- und 0.25 m² für Binnenschiffe. (Herrmann, "Blitzschutz auf Yachten")

Antifouling isoliert nicht, kann also immer aufgebracht werden.
Teflon-Antifouling allerdings isoliert.

Epoxy isoliert (Kielumhüllung)

Ein Erdungsschwamm als Ableiter wird nicht mehr empfohlen.
Er besteht aus aufgeschäumtem Metall, welches vom Wasser durchflossen wird.
- Ich habe gelesen, dass der hohe Strom des Blitzes das Metall des Erdungsschwammes und damit das eingeschlossene Wasser

hoch erhitzt und zur Explosion bringen kann.
Michael Herrmann schreibt:

"Schwammerden … eignen sich nicht zur Blitzerdung. … wegen ihrer schwammartigen Struktur können sie … durch einen

Blitzstromstoß zerstört werden." ("Blitzschutz auf Yachten")
-     Auch das Problem des Bewuchses und der Verkalkung spricht gegen den Erdungsschwamm.

Kielsohle leitend
Der Gedanke ist, den Metall-Kiel mit Epoxy zu umhüllen, ihn also rostfrei zu machen, nicht aber die Kielsohle zu ummanteln.
Dort muss eine Fläche von 0,1 m² = ~ 0.30 x 0.30 m (Seewasser) bzw. 0.5 x 0.5 m (Süßwasser) frei bleiben.
Man könnte bei dieser Fläche
-   ganz auf Rostschutz verzichten.
        Der Metallabtrag in kühlem Seewasser ist gering: 0.21 mm pro Jahr.
       Korrosionszuschlag ist nach GL bei gleichmäßiger Flächenkorrosion für benetzte Flächen im Seewasser nötig.
        ("Richtlinien für Korrosionsschutz und Beschichtungssysteme")
        Bei nicht ruhenden Gewässern bzw. in Fahrt und vor allem im warmen Mittelmeer wird man höhere Werte
        veranschlagen müssen.
       (Meine Erfahrungen: 10 Jahre Nordsee haben die offene Kielsohle nicht angegriffen,
          1 Jahr Mittelmeer dagegen zwingt mich, den Kiel mit Epoxy zu ummanteln.)
-   oder Zinkfarbe aufzubringen.

Zinkfarbe
Zink kann Rost verhindern und gleichzeitig den Blitzstrom weiterleiten.
Wenn man das Metall mit der besten Leitfähigkeit, nämlich Silber, mit 100 % ansetzt, so folgen
       Kupfer mit            95,04 %
       Zink                     26,87 %
       Eisen                   16,36 %

Zink wird für Opferanoden verwendet.
Das würde eine möglichst dicke Zinkfarbenschicht und jährliches Nachstreichen nahelegen.
Wikipedia:
„In den meisten Zinkstaubfarben ("Zinkspray") kann das Zink ... nicht galvanisch wirken …

Nur Zinkstaubfarben mit elektrisch leitendem Bindemittel oder Zinkstaubfarben auf Epoxidharz-Basis

mit geeigneter Pigment-Volumen-Konzentration … bei der sich die Zinkteilchen berühren, schützen gut vor Korrosion.“

http://www.korrosionsschutz-depot.de:
"Zinkstaubfarben oder Zinksprays, also Farben mit Zinkanteilen, sind die einfachste Methode, Zink auf einem Metall aufzutragen,

da sie einfach nur gestrichen oder gesprüht werden müssen. ….

Grundsätzlich haben Zinkstaubfarben nur dann überhaupt eine Wirkung, wenn der Zinkanteil mindestens 92% beträgt. ...
Eine Sonderstellung nehmen unsere Produkte Zinklamellenspray LZ3000 und Zinklamellenlack LZ2 ein.

Dies ist die weitaus beste Verzinkung, die wie eine Farbe aufgebracht wird.

Das Spray bzw. der Lack enthalten 99.5% hochwirksame Zink- Aluminiumlamellen, die von einem anorganischen Bindemittel

umhüllt sind. ... Das Zinkspray LZ3000 und die Zinkfarbe LZ2 haften sehr gut am Metall …"

Auf Anfrage mit Schilderung der Situation (die Kielsohle meiner Yacht ist stark angerostet) antwortet die Firma:
„Eine gute Möglichkeit ist unser Zinklamellenlack dieser bleibt leitend und ist vom Korrosionsschutz

mit einer galvanischen Verzinkung zu vergleichen."

Ich habe versucht, die Kielsohle mit Zinkfarbe zu beschichten. Vergeblich.
Allerdings hatte ich eine preiswerte Zinkfarbe von Obi.
Die Informationen über den eben genannten Zinklack erhielt ich erst, nachdem mein Kiel mit Epoxy ummantelt war.

Grundsätzlicher Einwand des technischen Leiters der Marina Hannibal, Monfalcone gegen Zinkfarbe:
"Man muss den Kiel vollkommen mit Epoxy ummanteln. Alles andere ist rausgeschmissenes Geld."

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Mobiles Ableitungssystem
Wenn es brenzlig wird, hat man anderes zu tun als Blitz-Ableitungs-Drähte zu suchen und anzubringen.

Alles was nicht fest installiert ist, wird im Ernstfall nicht eingesetzt.

Kiel aus Nirosta
Dies erscheint mir mittlerweile als die einzige Möglichkeit, ungewünschte Nebenwirkungen (Rost, Wasser im Kiel) zu vermeiden.
Man wird ihn mit Antifouling streichen. Fertig!

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4.3 Potentialausgleich

Der Potentialausgleich dient dem Personenschutz.
Er soll ein gleiches elektrisches Potentials in allen größeren Metallteilen herstellen.
Dadurch werden
- Überschläge (Blitze) im Schiff vermieden
- und "auftretende Berührungsspannungen (wenn jemand zwei Metallteile gleichzeitig berührt) ... so klein wie möglich"

gehalten (Herrmann).
Nach GL sollen alle größeren Metallteile im Schiff plus der Minuspol der Batterie an die Erdungs-Installation angeschlossen werden.   Leitungsquerschnitt: nach GL 4 mm², nach VDE und Hermann 6 mm².
Weber, VDE und Herrmann favorisieren eine Potentialausgleichs-Schiene.
Der GL verlangt sie nicht explizit.
Die Elektrolyse-Problematik wird nirgends erwähnt.
Homeier fordert, um galvanische Korrosion (Elektrolyse) zu verhindern
    "... dass die Propellerwelle gegenüber dem Motor/Getriebe/Lagern isoliert montiert wird.
    Zu diesem Zweck gibt es elektrisch isolierende Wellenkupplungen am oder für das Getriebe
    und entsprechende Wellenlager."

Blitzschutz contra Elektrolyse
Der Minus der Batterien ist (bei einpoligen Systemen) mit dem Motor verbunden.
Das Problem: Weil der Motorblock über Welle und Propeller mit dem Seewasser verbunden ist, gleichzeitig der (geforderte) Potentialausgleich eine Verbindung zwischen Motorblock und Kiel herstellen würde, wären die beiden unterschiedlichen Metalle

von Kiel und Welle (bzw. Propeller) außerhalb des Seewassers miteinander verbunden.

Es würde Elektrolyse entstehen.
Verschiedene Praktiker verbinden deshalb den Batterie-Minus (Motorblock) nicht mit dem Kiel.

Im Prinzip kann man diesen Teil des Blitzschutzes auf die Formel bringen
"Blitzschutz contra Elektrolyse", sagt Herr Stollsteimer, Ingenieur bei Philippi.

Fachleute für Blitzschutz werden dem Blitzschutz eher Rechnung tragen; sie verweisen auf Opfer-Anoden und Personenschutz.
Wer Angst vor Elektrolyse hat, wird eher Motorblock mit Batterie und Kiel nicht verbinden.
Der dabei trotzdem mögliche Teil-Potentialausgleich würde dann den Motorblock und alle stromführenden Geräte ausklammern.
Um Personenschäden auszuschließen, sollte die Crew in diesem Falle bei Gewitter keine Metalle berühren und sich dort aufhalten,

wo Überschläge unwahrscheinlich sind: Cockpit, Vor- und Achterschiff.

Ob eine Trennfunkenstrecke zwischen Motor und Kiel das Problem lösen könnte?

Vielleicht ließe sich dadurch beides realisieren: Potentialausgleich bei einem Blitzschlag und Trennung im Normalbetrieb.

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4.4 Induktion

Die bei einem Blitz erzeugten elektromagnetischen Felder sind so hoch, dass normalerweise die gesamte Elektronik durch

Induktionsspannungen und –ströme zerstört wird.
Als Gegenmaßnahmen werden empfohlen:
-    Metallumhüllungen (lange Kupfer-Kästen) für die Kabel
-    Verdrillung kurzer Leitungen und der Kabel im Mast
-    Einbau oder Verbringung von elektronischen Geräten in Metallkästen
-    Überspannungsableiter (Bordnetz, Landanschluss, Funkgeräte)
-    Hermann befürwortet ein abgestuftes System nach Wichtigkeit der Geräte.

Anm.:
     -    Kabelkanäle aus Kupfer und Verdrillung der Kabel im Mast halte ich für nahezu undurchführbar.
     -    Metallkästen, in welche die Elektronik und der PC gesteckt werden sollen, sind heute (2016) realitätsfremd.
     -    Die Firma Dehn empfiehlt auf Anfrage (2010) zum Schutz des UKW-Gerätes, an das Abschirmkabel

einen Überspannungsschutz anzuschließen.
Geeignete Produkte: Kathrein, s. oben

Herrmann:. „Allein für den Schutz des Windgebers und der WLAN-Antenne wurden acht Überspannungsableiter eingesetzt.“

(Palstek 2/14)
Der Aufwand für den Schutz der Elektronik ist also erheblich.
Auch dann ist nicht sicher, ob die Geräte nach einem Einschlag noch funktionieren.
Herrmann: "Die Frage, ob auf Yachten eine zusätzliche Schirmung besonders empfindlicher elektronischer Geräte … notwendig

oder sinnvoll ist, kann bislang nicht abschließend beantwortet werden..."

Praktikabel

... scheint mir nur zu sein, Zweitgeräte (UKW) und Smartphones in einem Metallkasten

(Faraday`schen Käfig, Plattendicke nach Weber mind. 1,5 mm) unterzubringen.

Zur Not tut es auch die Backröhre des Herdes. Man muss nur drandenken!
Wer eine Seenotpistole am Schiff hat, benötigt sowieso einen Safe ("Hamburger Kasten"), hat also den Faraday`schen Käfig

schon an Bord.
Selbst wenn man ihn neu anschafft, steht sein Preis in keinem Verhältnis zu den anderen Vorschlägen.

Ausfall der Elektronik
Sollte die gesamte Elektronik ausfallen, muss man das Schiff dennoch in den Hafen bringen können.
Vielleicht braucht man bei einem Blitzschlag auch Hilfe: UKW-Gerät.
Deshalb:
Küstenbereich
       -     Seekarten, und den möglichst genauen Standort. Also mitplotten!
       -     In die Metallbox:
               -   mobiles UKW-Gerät
               -   alle Smartphones
Hochsee
Zusätzlich:
       -    Hand-GPS plus Batterien in die Metallbox (einfachste Lösung)
       -    oder: Sextant
                    -   und Rechner mit Astroprogramm plus Batterien in die Metallbox
                    -   oder Nautisches Jahrbuch (und entsprechende Kenntnisse).
                        In die Metallbox:
                        Uhr und Radio mit KW (für Zeitzeichen); Batterien

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4.5 Landanschluss

Der Germ. Lloyd geht auf diese Frage nicht ein.
Bei Dehn ("Blitz- und Überspannungsschutz für Yachten", 2010) heißt es:

„Aus Sicht des Korrosionsschutzes gilt es, den Schutzleiter der landseitigen Stromversorgung nicht mit den geerdeten

metallischen Teilen des Wasserfahrzeuges zu verbinden.

Der landseitige Schutzleiter wird für die Schutzmaßnahme "Schutz vor Körperdurchströmung" auf der Yacht nicht benötigt,

da ein auf der Yacht befindlicher Trenntransformator die Schutzmaßnahme gegen Körperdurchströmung in Verbindung

mit einem Fehlerstromschutzschalter sicherstellt.“

Wenn ich es richtig verstehe, heißt das, dass eine Landanschluss-Einheit mit RCBO (Fi-Schalter) ausreichend ist.
(s. II / 11. Elektrolyse, Rost und II / 10. E - Anlage)
Auf Nachfrage gibt Herr Stollsteimer (Philippi) folgende Antwort:
    „… für fest verdrahtete Anlagen gibt es Blitzschutzanlagen. Da werden an Phase und Null
    Überspannungsableiter eingebaut, die ab einer bestimmten Spannung leitend werden und dadurch
    die Geräte dahinter schützen sollten.

    Bedingung ist immer, dass diese Ableiter schneller sind als der Blitz.
    Das klappt sicher nicht immer. …
    Die von uns verwendeten FI-Schalter (RCBO) schalten bei Blitzschlag auch ab.

Da besteht aber das gleiche Problem. Ob dieser schnell genug abschaltet, um angeschlossene Geräte zu schützen, ist fraglich. …

Prinzipiell kann man empfehlen, bei Gewitter den Landanschluss zu trennen.“

Fazit: Wer sicher sein will, muss das Stromkabel (Landanschluss) ziehen.

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4.6 Ringleiter

Michael Herrmann (Palstek 2/14) schlägt einen Ringleiter an der Deckskante vor (unter Deck).

Dazu werden die durchgebolzten Relingsstützen miteinander verbunden und zur Erdungsplatte hin abgeleitet.
Eine entsprechende Leitung wird durch den GL nicht gefordert.
Prinzipiell ist umso besser, je mehr Blitzableitungsbahnen es gibt.
Normalerweise sind Relingsstützen nicht durchgebolzt. Ihren Fußpunkt kann man also kaum erden.

Sie sind aber über die Relingsdrähte mit Bug- und Heckkorb verbunden.

Dort allerdings sollte es eine entsprechende Ableitung geben.

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4.7 Blitzschutz an Land

Herrmann berechnet die Größe der Erdungsplatte auf 50 x 50 cm.
Er fordert konsequenterweise, dass die Blitzableitung von der Erdungsplatte aus ins Erdreich weitergeführt wird.
(Anschluss eines Kabels mittels Verschraubung, Erdungsstab)
Anm.:
Die Yacht (mit Mast) wird nicht allein stehen. Wie groß ist die Chance, dass es das eigene Schiff trifft?

Nachtrag:
Dieser Gedanke war falsch. Denn ich hatte die mögliche Induktionswirkung eines Blitzes, der in der Nähe einschlägt, nicht bedacht.
s. nächsten Punkt
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"Contro il fulmine non c'è niente da fare   solo una buona assicurazione. Punto!"
                      ("Gegen Blitz hilft nur eine gute Versicherung. Punkt!")
                                                                                                                  Marco M., Elektroniker

5. Mein Fazit - Summertime

Das größte Problem ist, für den Blitzstrom eine Ableitfläche am Kiel zu schaffen.
Bevor man anfängt, Geld für Blitzschutz auszugeben, sollte dies überlegt sein.
Meine Schwierigkeiten im Folgenden:

Überlegungen
Zunächst darf man sich vom Tonfall der Fachliteratur nicht einschüchtern lassen.

Weber und VDE formulieren so, als gäbe es keine Alternative.

(Der Germ. Lloyd ebenso, aber er vergibt sein Zertifikat eben nur unter bestimmten Bedingungen.)
Es gibt keine gesetzlichen Vorgaben für Sportboote!
(Dies stellt auch Bobby Schenk fest in: www.yacht.de/schenk/n004/blitz.html)

Blitzschutz auf einer Yacht ist ein Fass ohne Boden.
Was muss unbedingt sein?
-     Der Schutz der Elektronik ist nachrangig.
Aber:
    -     Die Crew muss unverletzt bleiben.
    -     Das Schiff soll durch einen Blitzschlag nicht so beschädigt werden, dass es sinkt.

Eine möglichst gute (niedrig-ohmige) Blitzableitung verhindert sehr wahrscheinlich, dass der Blitz einschlägt.

Deshalb halte ich dies für die wichtigste und eigentlich ausreichende Maßnahme.
Für den Personenschutz soll zusätzlich der Potentialausgleich sorgen: Erdung aller größerer Metallgegenstände.
Aber nicht den Motorblock und jene Geräte, die mit der Batterie verbunden sind … das wäre mein Vorbehalt.
Denn eine Verbindung des Motorblocks mit dem Kiel erzeugt Elektrolyse.

Man sollte sich noch einmal vor Augen führen, dass die Wahrscheinlichkeit eines Blitzeinschlages auf See äußerst gering ist.

Das elektrische Potential von Wolke gegen Wasser ist derart groß, dass Blitze im Prinzip senkrecht einschlagen,

egal ob Masten in der Nähe sind oder nicht.
Es wäre schon ein großer Zufall, wenn die Yacht sich genau an dieser Stelle aufhält.

Ich gehe davon aus, dass der Satz, der bei einem Lehrgang 1990 gefallen ist,
    „Noch nie ist jemand durch einen Blitz an Bord zu Tode gekommen.“
auch heute noch gültig ist.
Deshalb gebe ich der Elektrolyse-Verhinderung größeres Gewicht als einem konsequenten Potentialausgleich (innerer Blitzschutz).

Äußerer Blitzschutz (verwirklicht auf Summertime)
Blitzableiter-System nach Vorgaben des GL, zum Teil höher
Einbezogen sind der Mast (kein Fangstab), Vor- und Achterstag, Wanten, Bug- und Heckkorb.
-   Querschnitte der Kabel:
            Mast – Kiel:                         70 mm² (= 2 x 35)   (der Gl fordert 25 mm²)
            alle anderen Ableitungen:    35 mm²                     (Gl: 20 mm²)
-    Verbindungen:   Press-Kabelschuhe;   2 Schrauben M 8, V4A
-    Durchführungen der Kabel durch Schotten: mit Epoxy wieder abgedichtet
-    Kielsohle ohne Epoxy-Überzug und ohne Beschichtung; Antifouling.
   Ab 2013 mit Zinkfarbe rostgeschützt; Antifouling.

Schwierigkeiten
2015: Jetzt im Mittelmeer rostet die Kielsohle stärker als erwartet.
    Vielleicht hätte ich eine hochwertigere Zink-Beschichtung wählen müssen.
2016: Entrostung des Kiels und Umhüllung mit Epoxy; Zinkanoden.
      Dadurch momentan keine Erdung.
      Ich denke darüber nach, eine Niroplatte am Kiel anbringen, 2 mm dick, 0.30 x 0.30 m (s. oben).
      Nicht Kupfer wegen der Elektrolyseproblematik; auch weil es sich verbiegt.
2017/18: Während des Winterlagers an Land entstand eine "Überspannung" (Blitzschlag in der Nähe?), die
      die gesamte Elektronik zerstörte.
      Bertl G.: "Gegen Blitzschlag ist man machtlos. Es entstehen zu große Magnetfelder."
      Marco M (Elektroniker): "Contro il fulmine non c'è niente da fare solo una buona assicurazione. Punto!"
                                         (Gegen Blitz hilft nichts, außer einer guten Versicherung. Punkt!)
      Winterlager an Land :
      Ich habe einen Eisenstab 20 cm ins Erdreich geschlagen und durch Kabel mit der Halteschraube einer
      Kielanode verbunden.
2018/19
      Blitzschutz auf See:
      Ich werde keine Platte am Kiel anbringen. Meine Angst vor Rost (Schrauben) und Elektrolyse ist zu groß.
      Die Anoden am Kiel sind an der Kielhinterkante angebracht; dies scheint rostfrei möglich.
      Ich werde ein zweites Anodenpaar anbringen lassen, in der Absicht, die Ableitungsfläche
      zu vergößern und in der Hoffnung, unterwegs die bei einem Gewitter sich aufbauende Spannung
      abfließen zu lassen, bevor es zur Entladung kommt (s. Entstehung von Blitzen).
      Das ist geschehen (2019). Die Gesamt-Ableitefläche durch die Anoden beträgt jetzt ~ 300 cm².
      Das ist etwa ein Drittel gegenüber den geforderten 1000 cm² .
      Aufpassen muss man, dass beim Anbringen der Anoden deren Halteschrauben nicht einfach in die Kielbleche
      eingeschraubt werden. Wasser könnte in den Kiel eindringen.
      Sie müssen angeschweisst werden.

      Blitzschutz an Land:
      Ich habe die Befestigungsschrauben der Anoden durch ein Kabel mit einem Eisenstab verbunden
      und diesen in den Boden geschlagen.

Leider wurde die Yacht inclusive Lagerbock in meiner Abwesenheit bewegt. Dabei wurde der Erdungs-Stab herausgezogen,

und natürlich nicht wieder eingeschlagen.
2019/20
Ich habe jetzt die Kabel an eine Eisenplatte geschraubt und diese am Lagerbock (Metall) der Yacht mit Kabelbindern befestigt:

Nun kann der Lagerbock bewegt werden, ohne dasss mein System zusammenbricht.

Kabelbinder im Blitzschutz ... das ist befestigungstechnisch bei einem direkten Blitzeinschlag lächerlich.

Dafür ist es auch nicht gedacht, sondern gegen Überspannungen durch Induktion.
Die von Herrmann errechnete Ableitungsfläche von 0.25 m² an Land allerdings wird übertroffen,
denn die Flächen, mit denen der Lagerbock die Erde berührt, sind weit größer.

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Literatur
Wikipedia                    Blitz
Germ. Lloyd                "Lightning Protection" (Appendix E)
Michael Herrmann      "Blitzschutz auf Yachten", Palstek - Verlag, 2011
                                 "Blitzschutz in der Praxis", Beitrag in Palstek 2/14
Dehn                          "Blitz- und Überspannungsschutz für Yachten"       www.dehn.de
                                     "Ist man bei Gewitter auf einem Boot oder einem Schiff sicher?"
                                                                 https://www.dehn.de/de1/blitz/faq/faq_top44.html
ältere Literatur:
Erich Weber               "Blitzschutz an Bord", Hamburg, 1994

                                            In vielen Aspekten überholt.
VDE:                            Merkblatt "Blitzschutz auf Yachten"
                                         Überholt! Die empfohlenen Komponenten werden z. B. von der Firma Dehn
                                         nicht mehr hergestellt.

                                                                                                                        Nov. 2016
                                                                                                                        Zusätze 2018 und 2019