基于先导发展模型的舰艇避雷防护评估仿真
2022-11-07
来源:意榕旅游网
第3O卷第1期 2018年1月 强 激 光 与 粒 子 束 HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS Vol_30,NO.1 Jan.,2018 基于先导发展模型的舰艇避雷防护评估仿真 裴高飞 , 陈海林 , 高 成 (1.陆军工程大学电磁环境效应与光电工程国家级重点实验室,南京210007;2.北方信息控制研究院集团有限公司,南京2l1153) 摘 要: 基于先导发展模型实现了海域上地闪先导2维数值放电模拟,完成了海域上地闪先导放电通道 过程的图样采集。通过建立二维舰船模型,并根据相关标准对舰船模型进行避雷针的数量、高度、位置设定,对 此模型进行雷电先导放电数值试验。经大量试验统计分析,舰船采用单根避雷针设计方案时,避雷针的高度较 高,使得接闪概率明显增大,但在避雷针周围取得了较理想的防护效果;与单根设计方案相比,双根避雷针设计 使得舰船整体结构高度降低,总的接闪次数有所减少,防护效果更佳。该评估方法可与长间隙放电试验和雷电 观测互为补充,进一步完善了水面舰艇避雷系统防护评估检验技术,为舰艇的雷电防护提供理论基础。 关键词: 舰艇; 先导发展模型; 避雷针; 有限差分 中图分类号: O521.3 文献标志码: A doi:10.11884/HPI PB201830.170193 雷电是一种常见的长距离高压放电现象,常常会造成严重灾害。其不但威胁陆上建筑物、人员、电子设备 的安全,对空阔海面上的舰船、石油作业平台等大型目标的危害也极大。舰艇由于其高高耸立的桅杆和各类突 出的天线且长期作业于气候复杂多变的海域上,从而在雷雨天气中极易吸引雷电_1],造成极大损失。1991年 ThomsonI2 对71起船舶遭雷击事件进行分析,指出由于船舶本身的特点及所处的特殊环境导致船舶易遭到雷 电袭击。近年来,在我国东南沿海地区曾多次出现舰载雷达装备遭雷击的事故__3],严重阻碍了各设备的全天候 工作。因此,有必要做好舰艇上各系统的雷电防护,为海上作业提供可靠、安全的保障。 亚历山大大学Ahmed A.Hossam—Eld等l_4 通过对不同类型舰船的避雷系统设计的研究,指出由于舰船避 雷系统设计具有一定的特殊性,“滚球法”适合的场合,也常出现避雷针防护区域内物体仍遭受雷击。在美国, 密西西比州立大学高电压实验室利用长间隙放电试验对舰船缩比模型的试验 表明,“滚球法”确定的防护区 域内有相当一部分区域对正极性雷电是失效的,并提出了一种“椭球法”来确定避雷针防护区域。 国内在长间隙放电试验方面做了大量研究 ],促进了雷电数值模拟技术的发展。但在避雷针防护区域的 评估方法研究不够深入,有待完善。本文通过对舰艇模型进行单根、双根两种避雷针雷电防护设计,并基于先 导发展模型对水面舰艇模型雷击进行大量雷电先导放电仿真试验,对其避雷针防护区域进行研究分析。 1 海上雷电先导发展模型研究 1.1雷电先导发展机理 从对雷电先导放电过程的观测以及相关研究可知,雷击是一种超长间隙放电现象。通常的下行雷击从雷 云下部负电荷中心的某处开始,以梯级先导的形式向海面发展,各梯级的方向有明显的垂直分量,但一般每个 梯级在空间都是随机取向的,这和空气中原来随机存在的离子团有关,最终放电通道成为常见的曲折形状。下 行先导发展过程中会形成很多分支,在雷击最后阶段,海面物体的场强主要决定于其附近空间分支的影响。此 后,在下行先导的下行过程中,可能有更多的海面目标产生迎面上行先导。海域上空自然雷泄放过程_7 可以 分为以下几个阶段: . (1)当雷云底部的负电荷累积到一定量值时,雷云底部的电荷区形成的强电场将使大气分子电离,并形成 流注及先导放电通道; (2)当雷电先导不断向下发展时,会使得海面上空形成极强的空间电场,这一电场使得海面上的电场不断 增大,当海面场强还小于电晕起始场强时,海面不会出现明显的现象; (3)随着雷电先导的下行,场强逐渐增大,当场强值大于电晕起始场强而小于稳定先导起始场强时,产生 *收稿日期:2017-06—01; 修订日期:2017-09—04 基金项目:国家自然科学基金项目(51407199) 作者简介:裴高飞(1990一),男,硕士,主要从事电气设计及电磁兼容技术研究;peigaofei@126.corn。 通信作者:陈海林(1979一),男,博士,副教授,主要从事雷电防护及电磁兼容技术研究;hylinchen@sohu.com。 O13202—1 电晕 逐渐起始小稳定 导.当海 场嵌达刽稳定允导起始场强时.产生稳定的迎而卜行先导; (1) 行先 起始后.宙电先导和上行 导以一定的发爬规律继续相向发展。当雷电先 Lj上行先导之『开】 的场强达划 f r穿场强时.则』二下行允导之问迅速连接.形成放}乜通道。 1.2雷电先导仿真模型 f J:t,O域甫 属小慨率随机 什.住海f:进{ 甫l 数据 采集比较 难.H前主岐采用K IhJ隙放电 验法”对海_ J舰 艇馍 逊 避甫系统 域 、 I仿 统汁研究。进 刈 海域上 甫I乜允导进行研究.但陔力 法前j胡预制模 时问较长, 高J 放电试验消耗电能 大 ,随着汁 机的发腱. 电先导发 侯拟 以吱现。 P 甫fU允导发腱懊 具有确定性/支随机性.}{1丁海域f 卡fl 时伞}I广.ilf 大 舰艇作为该1)‘=域I 的火端【 1物.从 增夫了 F一 I— 电 发腱路 的确定性 削弱了其随饥性。随荷}I 算饥性 过 水分析由童终的落点慨率分伽情 和WZ 能的飞述提升. f U的随机功态模拟已成为·I丁能,【1f以通过模 拟雨电 导发腱的 使 况。常JfJ的ml乜允 馍拟方法-f】主要 NPW惯, f 种 乜先 发眨模 . lf1 WZ横 足 NI w的 Fig.1 Fl O%ad chart of e\a]tlation illodc 础 增7儿1_r通道l~场强、0 穿发腱闽值两个慨念,使甫电允 发 十Il 虹JJIj完善.WZ馍 算法模拟流 l所示。 图1 洋他模型算法流程图 闪电通道的扩腱采用随机的步进方式,即缚次fl- 通道各n只扩展一个后继通道点·通过计算全部 有的 通道点 j其环境点之间f1,.j电场慢度.米确定通道的下一步发腱。其发展点的选择按照慨牢公式随机选取, 导 发腱坎 录用的介质放电路径 方向击穿概率心满足 E. E ,≥E 1E E..<E 其一I1.竹为慨 指数. ,分别为观,if‘放电点及 ·叮能步进力 向的索引。在该模式中,当所有的下行I-人J电先导通 道点 j J川…环境 之』 U电场 度的绝对 F均大于扩腱I ̄.]fit E 时.会丌始产生下行先导,先导发展方向根 公 (1)的’_I·辫: 法对各欲发 点的慨半进仃汁算及比较,似率较大的点 发胰的 J『能性就比较大。 考 剑通道x.J环境fU化分仿的影响,当每究成·步新的通道扩展后。通过采用超松弛迭代技术解}f,j松厅 程 、 新训·算得j刈新的 位分m。随着通道的扩腱,通道川 『Ij勺空间电位 断调整,某些点fl:.j电场强俊 旨 会从 米低于扩腱闽值改变钊超过闽他,使通道得以继续扩腱。 下仃危导逐渐 海面发腱.当下仃先导接近海 时,海 电场会大大增强,由于海面上的尖端对环境电场 有畸变作川.敝舰艇 台f19,犬端附近的电场强度远大丁环境IU场强度,当尖端附近某一点的电场强良大于l: f f^J【也 动闽恤300 kV n1时 ,产乍 仃允导。进 呵能引发海面尖端物体,女I1桅杆、通信天线平台等产牛 上j 魁导:之后 下f 允导卡H 发展,当两个方 } 的允导达j 最终击穿条件时通道导通。试验…I的最终击穿 判据 的选取。 般_仃 种力 法:一种认为 先导的 流注 域卡¨交时发,卜山穿;另一种是当卜下仃允导问的平 均场强达到一定值时发乍击穿。本_文采川第2种方法作为 最终的 穿判据.当雷电先导 j尖端问的电场慢瞍大丁临 击穿场强5OO kV m f11f .上下行先导导通;考虑到平 面引面的能力十IJ对较差.宙电允导与海 的临界-打穿场强 u土取75()kV 131 、 小史通过编 汁算实现J 雷电允导发 j 过程的图像采集.使得雷 物 过程史=加完善.海呖I 需 } 放电通道发疑过程的仿真模拟fu1 l刘2昕示。 一 Simulation of lightning leader(1( 、 e[o1)111011(process 网2雷电先导发展过程示意 裴高飞等:基于先导发展模型的舰艇避雷防护评估仿真 2避雷针防护区域评估研究 2.1评估模型的建立 我国的钱冠军、詹花茂_1 。 等学者在进行放电击 中点概率分布影响因素的模拟实验研究的基础上指 出:雷击目标的几何形状、几何击距、接地电阻对放电 击中点概率分布均有影响,因此应当充分考虑舰艇的 特殊结构、舰艇与海水间的接地电阻等相关因素的影 响。本文主要对某驱逐舰简易模型进行了避雷系统设 Fig.3 Model of ship(unit:m) 计,并将其导入雷电先导发展模型中进行评估。某驱 逐舰二维简易模型如图3所示(单位:m)。 2.2舰艇上避雷针设计 图3舰船模型(单位:m) 现有的研究成果表明在可能遭受雷击的地点安装避雷针可以有效降低雷电带来的风险[1 。目前由接闪 器、引下线和接地装置构成的避雷针防护系统已成为舰船防护直击雷必不可少的装置。而避雷针的防护区域 并不是固定的,其主要受雷电相关参数、被保护物体的高度、避雷针的高度及其与被保护物之间的位置关系 等l_2。。诸多因素都有关。 2.2.1单根避雷针防护方案设计 目前,我国水面舰艇依靠GJB4000—2000(舰船通用规范3组电力系统)规定_2 的方法进行避雷针防护区 域的评估。根据此通用规范,单根避雷针防护区域如图4所示 Fig—Protection area of single lightning rod Fig5 Schematic of ship under protection of single lightning rod .图4单根避雷针防护区域 图5单根避雷针防护舰艇示意 由于舰艇自身结构的特殊性,单根避雷针设计方案中,避雷针安装在桅杆顶端,且高度较高,后续维护工作 较困难,故而此类防护设计对实际安装工程要求比较高。 2.2.2多根避雷针防护方案设计 对于纵向尺度较小的快艇,桅杆顶部设一处避雷针就可以对全船实现保护;但对于驱逐舰、护卫舰、航母等 大纵向尺寸的舰船,则需要分为3~4个区域,分别进行避雷针设计,进行雷电防护。在对水面舰艇避雷针防护 区域做评估时,文献[22]建议多根避雷针防护采取英军标 《水面舰艇直击雷防护》(02—516) 。]的评估方法。英军标 规定:单根避雷针的防护区域是1个以避雷针顶点为端点 的等腰三角形(见图6)。实际使用时,主要防止雷电的直 Fig.6 Protection area of lightning rod specified by defend Standard 02—516 接效应。因此1根避雷针可以选择45。,或者2根避雷针之 间的区域可以选择60。,即 1=45。, 2—60。。 图6英国海军标中避雷针防护区域 激 光 j 子 标叶l的i、tt估疗法.对舰艇进行避雷针防护系统设计. 汁算分析将舰艇分为3个 :域.安装2根 避街针较 合适:其 l】l弓‘避雷针安装 该模 桅仟顶端。高度为5 Il;2弓‘避雷针安装在该舰艇l 冉{}岛平台的 最 端.尚度为8 n ; J 埘该舰艇进{ 仃效的防护,其分I 雷电防护 意I 如图7所示。 2.3 舰艇上避雷针防护区域评估技术研究 小次懊拟试验 100 n1×500 m的 "r 2 对舰艇馍 进行放电试验验 .初始电ni 定为一2(1 MV.设定好 发眨摸 中的各项参数.许将设汁好的舰艇模{ 置l『』I 8所示 l入到先导发腱筷 之中进f 评估。评估试验的总体设 f l . I 1-01 L-【Il()I1 lr㈨()f tWO liglI1ning rods 世 针防护区域 I’l .H c lt1i1g f)l L V{lIl㈨tI(III cxt) ̄’n1711¨11 圈8评估试验波 图 2.3.1 邋甫针防护l 域评估 t 仪避甫针设汁力 案.上要依撕 军标对避雷针的高度、化置进行安装设计。根据分析.在该脱艇桅杆上 安装r l 1.67 m的进 } 针埘该舰艇进行雷电防护。 tt 试验 样 【欠J()所,J:, 下行,尢导发展至舰艇安装的避雷钊的感心区域『太j时。遄雷针尖端感心f}{l 行 先导,I 疗向允导十fI 发展,当两先 之间场强达到 穿场强时.两允导连接在一起.使得甫电流通过避宙针. 经引卜线}ttf放于大海III.此次仿真试验结果表明该没汁方案有效地保护了舰艇免受^ { 雷灾。 为_r对所设计的避 m针防护区域仃效性进行准确的评估.通过刈。此模 500次放电}式验.对试验结 数据 进行统汁分忻.其十H心【×=域I:遭受需。 的相对概率女f1 表1所,J 。 表l 试验结果与雷击概率(单根避雷针) I'ahle 1 I:,xperimenl result and lightning strike prnhability 5()() 4()0 3 E \ (single lightning rod) 1 O0 20() 1。/113 3O0 40() Skel L’h n1a}】()1 l 【1V0 I】r()tOCt101 ({避雷引f『效防护 意图 ll1&l“f知.剔除 。 于海面I 的试验数据.得 街击在避宙针fu船体的总}欠数为387次.其【_}1 326次击 中 避饼针 避需针的接闪慨率为8.4.24 ;39次 lII住舰艇上.冉f}体遭受雷击的概率为l 0.O8,8/ /;22次击中 住船 或船尾.概率j.68 q/ 根据I 标埘陔舰艇进行避雷针设汁的办案。起到丫饼电防护效果( 1 0).但由 中防护 】:舰艇纳 的复杂 !.陔厅案的霄电防护效率不是很允薄,仍仃高达约l 5.76 的『』、J电会击中眦艇。 失效{i岈表现为:(1) t 船体;(2) 打中船头或船 f_芒。 2.3.! 多 避雷 ‘防护 域评估 多 避 针没汁力‘案主要依据英阁 标对避雷钏’的高度、位 进f 安装。根据汁算分析得 陔模 桅杆 } 安装矗发为j m的l 避雷针. 时. 舰艇上船岛左侧安装高度为8 n 的2 避饼针,并将双根避甫针零 电位 入剑舰船馍 之中.进行迭代,汁并附近区域电位,进行放电试验。通过对此懊 验结 数据进行统汁分忻.其相应 域I 遭受雷击的卡I1对概率如表2所,J:。 ()次放I包试验.对试 捉高飞等:基于先导发展模型的舰艇避雷防护评估仿真 5OO 400 400 300 E 、 300 E 、 200 200 lO0 1 O0 0 O 1O0 200 300 400 0 1 O0 200 300 400 x|m (a)I ightning struck hull x|m (b)Iightning struck stern Fig.1(J Sketch map of ineffective prolecIion 图l0 防护失效尔意I冬j 由表2可知,剔除雷击于海面上的试验数据.得雷 击在避雷针和船体的总次数为371次,其中325次击 中在避雷钳L.各避雷针接闪图样如图11所示。经计 表2试验结果与雷击概率(两根避雷针 Fable 2 Experiment result and lightning strike probahilily (two lightning rods) 算可知.避雷针的接闪概率为87.607o;击中在船体的 概率为5.1 2 ,击中在船头或船尾的概率为7.28 。 根据英军标《水面舰艇直击雷防护》(02—51 6)对舰艇进 行避雷针设计的雷电防护效率可达87.6O%.所设计 的避雷系统有效地保护了舰艇免遭直击雷的危害。但 由于雷电的随机性,舰艇仍有12.40 遭受雷击的可 能性.这其中大多是击中在舰艇的头部和尾部。在实际工程中.对舰艇进行雷电防护系统设计时,设计‘者应充分 考虑到舰艇头部、尾部等处的尖端效应,对其加以防直击雷设计;其中,有少许雷电击中在舰艇L,给舰艇造成 灾难性的损害。 ) 40() 4 3O0 E \ . 3 E \ . 200 2 1 OO 0 l0() 200 /m 3O()400 () O0 200 ,m 3O0 400 a)sketch map ol’effective protection by rod Fig.1 1 Skineh map of effectlye protection by|WO lighlnlng rods 【刳l1 两根避雷针接闪示意图 3 结 论 由于闪电发展是随机的.其放电过程极短.加之海域环境的特殊性,因此高速摄像机拍摄到的海上的闪电 放电过程图集资料很少.本文以先导发展模型为基础,实现了对雷电先导发展过程的图像数值模拟.并做到了 海域上雷电先导发展过程的精细取样图像采集,使得海上雷击物理过程更加完善。并将舰艇模型导入到数值 评估中.进行避雷针雷电防护系统性能评估,操作方便、模型制作简单.属于舰艇雷电防护区域经济性评估模 型。该评估系统能够方便高效地对舰艇雷电防护区域进行评估,在实际工程中,可与长间隙放电试验和野外观 测相结合.实现对水面舰艇雷电防护系统的综合评估。 通过评估分析可知,(1)单根避雷针设计方案,由于避雷针接闪器较高,使得舰船所在区域内电位较接近 于地电势,场强较大.更易引发雷击;(2)双根避雷针设计方案,降低了舰船包括避雷针系统在内的整体高度, 使得雷电直击在该区域内的数量(较单根避雷针方案)有所减少,但雷击船头、船尾等尖端处的数量略有增加。 应当在船体尖端处加以直击雷防护措施。此外,本文只对简易的舰艇模型雷电防护系统进行了评估分析,由于 强 激 光 与 粒 子 束 舰艇结构的特殊性,各种电力设备交织复杂,遭受雷害的可能性会更大,所以对舰艇的雷电防护的分析相对困 难。为了减少雷电对舰艇的影响,下一步需对三维先导发展模型进行研究,分析其发展特性,并建立三维舰船 模型,进行避雷区域评估。 参考文献: [1] 罗佳俊,罗经权.渤海“长青号”金属塔类装置雷电防护设计[J].船海工程,2009,38(6):99一101.(Luo Jiaiun,Luo Jingquan.Design of the meta1 tower_type devices lightning protection for Chang—qing FPSO.Ship&Ocean Engineering,2009,38(6):99—101) tical assessment of the U.S.code for lightning protection of boats[J].IEEE Trans Electromagn Compat,1991(33) [2] Th0mson E M.A cril 32—138. [3] 张义军,周秀骥.雷电研究的回顾和进展[J].应用气象学报,2006,17(6):829—834.(Zhang Yijun,Zhou Xiuji.Review and progress of lightning research.Journal of Applied Meteorological Science,2006,17(6):829 834) r4]Hossam Eldin A A,Omran E A M. Maritime structures and ships lightning protecti0n[c]//Electrical Insulation Conference and Electrical Manufacturmg Expo,2007:30—34. [5]Grzybowski S.Experimental evaluation of lightning protection zone used on ship[C]//IEEE Electric Ship Technologies Symposium,2007: 215-220. [6]万启发,霍锋,谢梁,等.长间隙放电特性研究综述[J].高电压技术,2012,38(10):2499—2505.(Wan Qifa,Huo Feng,Xie Liang,ct al· Summarv of researob on flash over characteristics of long air—gaps.High Voltage Engineering,2012,38(1O):2,199—2505) [7]谭涌波,周博文,郭秀峰,等.建筑物高度对上行闪电触发以及传播影响的数值模拟[J].气象学报,2015,73(3):546—556.(TanYongbo, Zh。u Bowen,Guo Xiufeng,et a1. A numerical simulation of the effects of building height on single upward lightning trigger and propaga tion.Acta Meteorologica Sinica,201 5,73(3):546—556) r8]Rizk F A M.Modeling of transmission line exposure to direct lightning strokes[J].IEEETrans Power Delivery,1990,5(4):1983—1997. [9]谷山强,陈家宏.陈维江,等.长空气间隙放电综合观测系统的建立[J].高电压技术,2009,35(11):2640—2646.(Gu Shamliang,Chen Ji ahong,Chen Weijiang,et a1.Establishment of integrated observation system for long air gap discharges.High Voltage Engineering,2009, 35(11):2640—2646) r1o] Niemeyer I .Pietr。nero I ,Wiesmann H J.Fractal dimension of dielectric breakdown[J].Physics Review Letter·1 984,52(12):1033一 l036 r1 1]Wiesmann H I,Ze¨er H R.A fracta1 roode1 of dielectric breakdown and pre breakdown in solid dielectrics[J].Journal oy Applied Phys— i ,1986。60(5):l770—1773. [1 2] 谷琛,严萍,邵涛,等.基于分形理论的电介质放电仿N ̄;i-3g[J].高电压技术,2006,32(1):卜4.(Gu Chen,Yan Ping,Shoo Tao,et al· FractaI simulation of breakdown in dielectric.High Voltage Engineering,2006,32(1):1-4) [13]何金良.曾嵘,陈水明.输电线路雷电防护技术研究(三);防护措施[J].高电压技术,2009,35(12):291 7—2923.(He Jinliang,Zeng R。ng,Chen Shuiming.Lightning protection study of transmission line,partⅢ:protection measure.High Voltage Eng … ing,2009,35 (12):29l7-2923) [14]Guide R H.Lightning protection[M].London:Edward Arnold,1973. [15]He Jinliang,Tu Youping,Zeng Rong,et a1.Numeral analysis model for shielding failure of transmission line under ligbming stroke[J]· IEEE Tra…,on Power Delivery,2005,20(2):815-822. ang.Thunderstorm chargedrood [16 陈强.雷云荷电放电模型及雷电防护系统数值评估[D].石家庄:军械工程学院,201l:10—13.(ChenQie1&discharge sinrulati0n and numerica1 evaluation of the lightning protection systen1.Shijiazhuang:Ordnance Engineering College'2O ll: l0 1 3) 1].华中理工大学学报,1 998,26(9):68 70.(Hua Guanjun,Wang [1 7] 华冠军,王晓瑜,徐先芝,等.接地电阻对放电击中点影响的试验IIXiaoyu,Xun Xianzhi,et a【_The experimental study on ground resistance affecting discharge striking points.J Huazhong Univ ot Sc i战 丁ech,1 998,26(9):68-70) 999,25(2):79—81.(Zhan Huamao,Wang Xi [1 8] 詹花茂,王晓瑜,汪雁,等.放电击中点概率分布影响因素的实验研究[J].高电压技术,1aoyu,Wang Yan,et a1.The experimenta1 study on factors affecting probability distribution of discharge striking points.High Voltage En— gineering.1 999。25(2):79—81) t—Amar S,Berger G.A modified version of the rolling sphere method[J].IEEE Trans Dielectr Electr,2009,16:718—725. [19] Aiu Shumin.Avoiding absolutization of protection range [2O] 刘蜀岷.避雷针保护范围不能“绝对化”[J].高电压技术,2005,31(7):82 83.(Liof lightning rods.High Voltage Engineering,2005,31(7):82—83) 2000 General specifications [21] GJB4000 2000舰船通用规范电力规范3组电力系统[s].北京:总装备部军标出版发行部,2000.(GJB4000for naval ships part 3 power system.Beijing:Gerneral Armement Department Military Standard Publishing Department,2000) uatl0n metbod of lightning [22] 王萌.水面舰艇避雷针防护区域评估方法[J].舰船科学技术,2011,33(6):140 144.(Wang Meng.The evalrod protection area of surface ships.Ship Science and Technology,2011,33(6):140 144) andard 02 516。Guide to Lightning Protection in HM surface ships[S]. [23] Defend St013202—6 裴高飞等:基于先导发展模型的舰艇避雷防护评估仿真 [24] Mazur V.Computer simulation of a downward negative stepped leader and its interaction with a ground structure[J].Journal of Geophysi cal Research,2000,105(17):22361—22369. Lightning protection evaluation technology of surface ship based on leader progression model Pei Gaofei , Chen Hailin , Gao Cheng (1.National Key Laboratory on Electromagnetic Environmental Effects and Electro—optical Engineering, Army Engineering University,Nanjing 210007,China; 2.North Information Control Institute Group Co Ltd,Nanjing 211153,China) Abstract:The high resolution simulation of cloud—to—ground 1ightning leaders on sea surface is presented based on two—di~ mensional leader progression model,and the fine image of the development process of the lightning leader is acquired.Through the establishment of tWO—dimensional model of ship,and according to the related standards of ship,the number and height and po~ sition of 1ightning rod are determined,and their lightning protection area is evaluated using proposed method.The test data show that when the ship adopts the single lightning rod protection,the probability of lightning strike is obviously increased,and the protection effect is better in the vicinity of the lightning rod.Compared with the single rod scheme,when the ship adopts double lightning rod protection the overall structure height of the ship is reduced,total number of lightning flashes on the ship will be re~ duced,and the protective effect will be better.With the development of long air gap discharge test and lightning observation,the protection analysis method will be more thorough and accurate. Key words: PACS: warship;leader progression model;lightning rod; finite difference method 02.7O.一C; 52.80.Mg: 92.6O.Pw O132O2—7