Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебник_НОМТ.pdf
Скачиваний:
436
Добавлен:
15.02.2015
Размер:
44.82 Mб
Скачать

ВВЕДЕНИЕ

Наша Родина является великой морской державой. Ее берега омываются водами двенадцати морей, принадлежащих бассейнам трех океанов. Общая площадь этих морей равна 10,6 млн. км2, а протяженность морских границ Советского Союза вдоль материка превышает 60 тыс. км.

Для Советского Союза, главную цель политики которого составляет строительство коммунизма и неуклонное повышение благосостояния народа, морская мощь выступает в качестве одного из важнейших факторов укрепления Вооруженных Сил в деле защиты страны от угрозы нападения с морей и океанов, а также укрепления экономики и международных связей.

Наш военно-морской флот постоянно развивается, совершенствуется и в едином строю доблестных Вооруженных Сил надежно обеспечивает строительство коммунизма, решительно пресекая любые попытки агрессоров посягнуть на великие завоевания трудящихся.

«Ни у кого не должно быть сомнений и в том, —говорил на XXV съезде КПСС товарищ Л. И. Брежнев, —что наша партия будет делать все, чтобы славные Вооруженные Силы Советского Союза и впредь располагали всеми необходимыми средствами для выполнения своей ответственной задачи — быть стражем мирного труда советского народа, оплотом всеобщего мира».

История Великой Отечественной войны показывает, что борьба на морских театрах в целом существенно влияет на ход войны. В современных условиях нам угрожает агрессивный блок империалистических государств, располагающий наряду с сухопутными армиями, ракетными войсками, авиацией и мощными военно-морскими силами.

Жизненные экономические и оборонные интересы нашей страны требуют создания и постоянного наращивания морской мощи нашего государства.

«Роль борьбы на океанских направлениях в общих усилиях вооруженных сил намного возросла, и в определенных условиях эти направления могут стать главными. Ныне флот своими ударами с моря способен изменить ход и исход вооруженной борьбы даже на континентальных театрах военных действий» - говорит Адмирал Флота Советского Союза С. Г. Горшков.

Дальнейшее развитие в десятой пятилетке получили наши торговый и промысловый флоты.

Всоответствии с утвержденными XXV съездом КПСС «Основными направлениями развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 гг.» грузооборот морского флота к концу пятилетки должен увеличиться в 1,3 раза и составить в 1980 г. не менее 520 млрд. т/миль, т. е. в транспортной системе страны за ним сохранится второе место по грузообороту при его удельном весе в 17%.

Морской флот призван обеспечивать транспортные связи тех районов нашей страны, для которых он является наиболее экономичным или единственным видом транспорта, а также осуществлять внешнеэкономические перевозки Советского Союза. Для обеспечения возрастающих грузооборотов предусматривается дальнейшее развитие материально-технической базы морского транспорта. В десятой пятилетке вступят в строй суда общим тоннажем около 5 млн. т дедвейта.

Вдесятой пятилетке значительно пополнится высокопроизводительными судами наш рыбопромысловый флот и выпуск товарной пищевой продукции увеличится на 30—32%.

Быстрый рост военно-морского, торгового и промыслового флотов, повышение интенсивности судоходства, тоннажа и скорости судов, рост потенциальной опасности аварий танкеров с нефтью и судов

сопасными грузами для окружающей среды потребовали значительного усиления внимания к навига- ционно-гидрографическому и гидрометеорологическому обеспечению (НГГМО) безопасности мореплавания.

Важнейшей составной частью НГГМО является навигационное оборудование морских театров (океанов и морей), предназначенное для создания благоприятной в навигационном отношении обстановки для определения места корабля и решения поставленных задач.

Навигационное оборудование представляет собой комплекс мероприятий, проводимых с целью поддержания или развертывания и ввода в действие различных средств навигационного оборудования (СНО). К этим мероприятиям относятся: планирование, технико-экономическое обоснование и проектирование размещения СНО; разработка новых и модернизация действующих СНО; производство строительно-монтажных работ по сооружению новых и реконструкции действующих СНО; эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт СНО.

Средства навигационного оборудования — это специальные сооружения, конструкции или устройства, расположенные, как правило, вне корабля и предназначенные для:

— ориентирования или определения места корабля в море;

— ограждения каналов, навигационных опасностей, фарватеров, рекомендованных путей, систем раз-

деления движения судов;

обозначения различных полигонов, районов и отдельных точек на воде;

обеспечения выполнения кораблем своих задач, определения маневренных элементов, производства девиационных и радиодевиационных работ.

Совокупность средств навигационного оборудования, объединенных общим принципом применяемых для их использования технических устройств, связанных местоположением и режимом действия, принято называть сетями СНО (сеть зрительных СНО, сеть радиомаяков и т. д.).

Эффективность навигационного оборудования всегда рассматривается в тесной связи с условиями его использования. Главным критерием эффективности навигационного оборудования является вероятность обеспечения решения задачи кораблем в данном районе с заданной точностью в определенных условиях.

Обеспеченность СНО различных районов оценивается с учетом:

тактико-технических данных кораблей (водоизмещения, осадки, скорости, длины, ширины), для обеспечения плавания которых оно предназначено;

навигацпонно-гидрографических и гидрометеорологических условий в зонах действия СНО;

требований к точности определения места кораблями в оборудуемых районах, вытекающих из условий плавания, поставленных перед кораблями задач и уровня находящихся на их вооружении технических средств.

Эффективность навигационного оборудования зависит от следующих критериев:

рационального размещения СНО на берегу и на воде;

обеспечения бесперебойного действия в установленном режиме;

состава технических средств, качества их работы и их способности в любое время суток, в определенных гидрометеорологических условиях обеспечить выполнение задачи кораблем;

методов навигационно-гидрографического обеспечения.

Повышение эффективности навигационного оборудования достигается постоянным совершенствованием этих основных критериев.

Навигационное оборудование океанов и морей в интересах обеспечения кораблевождения военного, транспортного и промыслового флотов осуществляется подразделениями Гидрографической службы Военно-Морского Флота, а также в отдельных зонах органами министерств, ведомств и организаций, ведающих эксплуатацией транспортных, промысловых и других судов.

Классификация средств навигационного оборудования.

Современные средства навигационного оборудования по принципу действия и в зависимости от применяемых технических устройств разделяются на следующие виды:

радиотехнические;

гидроакустические;

зрительные;

электромагнитные;

звукосигнальные.

Радиотехнические СНО (РТСНО)—передающие, приемные, приемопередающие и переизлучающие радиостанции или отражающие устройства, предназначенные для определения места корабля в любых условиях видимости и на расстояниях, определяемых назначением данного СНО. К РТСНО относятся радионавигационные системы, радиомаяки, радиолокационные маяки-ответчики и радиолокационные пассивные отражателя.

Радионавигационные устройства, установленные на корабле, относятся, как правило, к корабельным средствам навигации, а установленные на берегу—входят в состав радиотехнических средств навигационного оборудования.

Радиотехнические СНО в учебнике не рассматриваются. Гидроакустические СНО — подводные излучатели различного типа, предназначенные для определения места или курса корабля с помощью корабельных приемных устройств.

К гидроакустическим СНО относятся донные гидроакустические маяки, подводные звуковые маяки, навигационно-гидроакустические системы различных типов (взрывные, тональные и др.), гидроакустические пассивные отражатели.

Зрительные СНО — специальные стационарные сооружения и конструкции или плавучие устройства характерной отличительной формы и окраски, предназначенные для визуального определения на-

правлений и расстояний до них, а также для ограждения навигационных опасностей.

Зрительные СНО оборудуются, как правило, светооптическими аппаратами, обеспечивающими соответствующую дальность видимости огня и создающими круговое, направленное или секторное освещение, а также определенный характер огня.

Кзрительным СНО относятся: маяки, светящие и несветящие навигационные знаки, огни, створы

иплавучие предостерегательные знаки.

Электромагнитные СНО — электротехнические устройства, создающие в воде электромагнитное поле, предназначенное для вождения по заданному фарватеру и определения места корабля с помощью специальных корабельных приемных устройств.

К электромагнитным СНО относится система ведущего кабеля.

Звукосигнальные СНО — излучатели звуковых сигналов, предназначенных для предупреждения мореплавателей о навигационных опасностях в условиях плохой видимости.

Кзвукосигнальным СНО относятся электромагнитные (наутофоны), электродинамические (УЗД— установки звуковые динамические), пневматические (сирены, диафоны, тайфоны, ревуны, гудки) и ударные (колокола, гонги) установки.

Звукосигнальные СНО устанавливаются, как правило, на маяках, знаках, буях и обладают ограниченной дальностью действия от нескольких кабельтовых до нескольких миль.

По месту установки СНО делятся на стационарные (береговые) и плавучие.

Стационарные СНО имеют то существенное отличие от плавучих средств, что все они сохраняют постоянное местоположение и служат надежным средством для определения места или вождения кораблей по фарватеру, а также ограждения навигационных опасностей. Береговые СНО могут быть выстроены капитально, с довольно мощным и эффективным техническим оборудованием, обеспечивающим большую дальность действия.

Кстационарным СНО относятся маяки, навигационные знаки, огни, звукосигнальные установки, радиомаяки, радионавигационные системы (РНС) и т. д.

Плавучие СНО используются, главным образом, в качестве предостерегательных средств при ограждении навигационных опасностей и отличаются тем ценным свойством, что они непосредственно ограждают навигационную опасность и по своему устройству, как правило, просты и недороги.

Каждый из рассмотренных видов СНО обладает своими достоинствами и недостатками. Только комплексное использование СНО, дополняющих друг друга, позволяет наиболее полно реализовать положительные качества каждого из них и в наиболее полной мере обеспечить навигационную безопасность плавания.

Принцип комплексного использования СНО лежит в основе навигационного оборудования наших морей.

Методы навигационного оборудования

Развитие навигационного оборудования базируется на знании навигационно-гидрографических и гидрометеорологических особенностей оборудуемого района морского театра. Методы навигационного оборудования определяются характером решаемых задач и особенностями используемых технических средств.

Для обеспечения навигационного определения места корабля в море и опознания различных районов побережья развивается сеть зрительных, радиотехнических, гидроакустических и звукосигнальных СНО таким образом, чтобы при наименьших затратах сил и средств покрыть рабочими зонами этих средств наибольшие площади с условием обеспечения заданных точностей определения места.

Для обеспечения следования по рекомендованным путям, фарватерам, каналам, в узкостях и на акваториях портов, т. е. для обеспечения плавания по заданному направлению (маршруту), используются створное и секторное оборудование, высокоточные РНС, а также ограждения бровок каналов, сторон фарватеров и обозначения зон разделения движения с помощью плавучих предостерегательных знаков.

Для указания положения навигационных опасностей, мест якорных и карантинных стоянок, а также ограждения различных полигонов и районов, т. е. для обозначения районов, зон и точек на воде, ставятся плавучие предостерегательные знаки, строятся маяки и знаки на гидротехническом основании.

Навигационное оборудование должно удовлетворять следующим основным требованиям:

обеспечивать требуемую точность определения места или плавания по заданному направлению;

обладать необходимой дальностью действия;

быть удобным для использования мореплавателями;

обладать необходимой надежностью, живучестью и обеспечивать с максимальной вероятностью навигационную безопасность плавания в любое время суток независимо от метеорологических условий;

обеспечивать выполнение всех поставленных задач при минимальных затратах на строительство и содержание объектов СНО.

Все средства навигационного оборудования работают по расписанию или по заявкам.

Внезамерзающих морях СНО действуют круглосуточно, в замерзающих, как правило, только в период навигации. В последнем случае плавучие СНО выставляются в начале навигации, когда море полностью очищается от льда, а снимаются в конце навигации при первых признаках появления льда.

Краткая история развития навигационного оборудования морей нашей Родины

Первые береговые навигационные ориентиры для указания мореплавателям безопасных путей в прибрежных районах появились в России очень давно. История их возникновения неразрывно связана с началом русского мореплавания и уходит в глубь веков.

Врукописных лоциях беломорских поморов говорится, что для опознания входов в те или иные становища служили различные естественные или искусственные приметные с моря «признаки» в виде отдельных деревьев, изб, а также груд камней (гурий) и крестов, специально сложенных местными промышленниками и рыболовами из плавника.

Сохранились некоторые документы, свидетельствующие об определенном интересе русского правительства к гидрографическому изучению Каспийского моря в XVII в., и среди них сведения о строительстве навигационного знака на острове Чечень в 1636 г.

Необходимо отметить, что в старину понятие «маяк» относилось ко всякому знаку на берегу. Маяком называли, например, обыкновенный костер, разложенный рыбаками на том месте, куда они должны были возвращаться ночью, и высокий столб, построенный на берегу или на мелководье для указания безопасного пути следования судам. Всякие огни, зажигавшиеся на берегу для облегчения ориентировки рыбаков, находящихся ночью в море, назывались огневыми маяками, а ориентиры и знаки, обеспечивавшие плавание днем, — дневными маяками.

Однако планомерное развитие навигационного оборудования морей в России началось только в петровский период, одновременно с основанием русского военно-морского флота и выходом России на берега Финского залива и Азовского моря.

Петр I проводил работы по обеспечению безопасности плавания путем установки береговых и плавучих навигационных знаков. После овладения крепостью Азов Петр I приказал восстановить разрушенный маяк, а осенью 1702 г. на Азовском море были построены еще два маяка «для знака корабельного хода» по Кутюрминскому устью Дона.

4 апреля 1704 г. на одной из башен Петропавловской крепости был зажжен маячный огонь, однако, с ростом Петербурга он был за ненадобностью вскоре упразднен.

В1705 г. в районе Архангельского порта по распоряжению Адмиралтейского приказа были поставлены лоцбочки для обозначения обеих кромок корабельного фарватера Северной Двины, а по берегам в устье реки — баки, или огневые маяки. В качестве плавучего ограждения использовались простые смоляные герметически закупоренные бочки на якорях. По берегам Северной Двины от устья до порта было -сооружено несколько навигационных знаков, а на острове Мудьюг построена первая деревянная маячная башня, которая многие годы служила базой местных лоцманов, встречавших суда в море и проводивших их по Северной Двине в Архангельск.

Летом 1718 г. Петр I принимает меры по обеспечению безопасности плавания судов в Финском заливе. Он приказывает на ряде островов построить каменные столбы, а на одном из надводных камней, вероятно Кальбодангрунде, «знак учинить, дабы его прямо на карту поставить так, чтобы его всегда найти можно было».

В1719 г. появляются маяки Толбухин и Кокшхерский (Кери). Деревянный маяк Толбухин, названный в память о полковнике Ф. С. Толбухине, немногочисленный пограничный отряд которого 14 июля 1704 г. наголову разбил сильный десант шведов, был заменен в 1741 г. каменным маяком, построенным по эскизам Петра I.

К 1751 г. на Балтийском море действовало уже восемь русских маяков, в 1800 г. — одиннадцать, а

в1820 г. — восемнадцать.

Все маяки до 1800 г. работали на дровах и угле. Маячный огонь разводился обычно на верхней

площадке башни, где для этого была устроена специальная решетка в виде большой чаши из толстых железных прутьев с решетчатым дном. Количество топлива, сжигавшегося на каждом маяке, было весьма значительным. Так, из документов 1719 г. известно, что «в то время жжение дров исходит многое число». Например, на Верхнем Гогландском маяке ежегодно сжигалось 250 саженей дров и 1500 пудов угля.

Вцелях экономии топлива, а может быть с учетом оборонительных задач, маяки в те времена часто горели не каждую ночь — только, «когда нашим кораблям итти, тогда и зажигались, а не всегда». Начало XIX в. характеризуется усиленными темпами развития навигационного оборудования в России,

иэто развитие связано с именем выдающегося русского гидрографа Л. В. Спафарьева. За 30-летний период его плодотворной деятельности во главе маячной службы сеть, маяков на Балтийском и других морях и озерах резко возросла. Появились первые маяки в 1816 г. и на Черном море — это Херсонесский и Тарханкутский маяки.

В1820 г. было издано первое, составленное Л. В. Спафарьевым описание маяков и знаков Финского и Рижского заливов, а с 1835 г. начал выходить ежегодный сборник «Описание маяков Российской империи».

Велики заслуги Л. В. Спафарьева и в области разработки новых источников света для маяков. В 1803 г. на русском Александровском заводе по специальному заказу были изготовлены маячные фитильные лампы, в которых в качестве топлива использовалось конопляное масло. Лампы эти имели медные рефлекторы, которые по качеству значительно превосходили рефлекторы английского производства.

Для испытания нового маячного осветительного аппарата в Финском заливе при маяке Кокшхерском (Кери) была построена высокая деревянная башня с восьмигранным фонарем на вершине. Испытания дали положительные результаты. Новый источник света обладал большой силой и обходился в несколько раз дешевле, не говоря уже о значительном упрощении доставки такого вида горючего на маяки.

К 1810 г. в России полностью отказались от использования для освещения маяков дров и угля, в то время как Англия осуществила это-мероприятие только в 1822 г., а Швеция и Дания — в середине XIX века.

В1826 г. по заказу Л. В. Спафарьева на Петербургском стеклянном заводе были изготовлены первые детали маячной оптики, чем было положено начало русского маячного оптического производства. В 1830 г. появились катоптрические (рефлекторно-отражательные) оптические маячные системы, а в 1858—1860 гг. — катодиоптрические френелевские маячные фонари.

С 1873 г. для маячного освещения начинает применяться керосин,, что привело к изменению конструкции маячных аппаратов. Одновременно появляются приспособления для вращения маячных аппаратов,, обеспечивающие возможность получения различных характеристик огней.

На маяках стал осуществляться переход с фитильного на керосинокалильное освещение. Интенсивность излучения раскаленной сетки,, нагреваемой пламенем керосино-воздушной смеси, была в 5—6 раз выше интенсивности излучения фитильных ламп при одинаковом расходе горючего.

Электричество завоевало свои позиции в маячном деле не сразу. Долгое время считалось, что электрический свет на большом расстоянии «менее доступен глазу и, кроме того, не может проникнуть сквозь туман». Потребовались долгие годы для доказательства целесообразности применения электрических источников света в маячном деле.

Впервые электрическое освещение было введено на Одесском маяке в 1885 г Необходимо отметить, что из-за косности царского правительства строительство маяков и внедре-

ние новых источников света во второй половине XIX в. проходило крайне медленно, хотя в этой области русские ученые работали весьма интенсивно и плодотворно. Маячная оптика, керосинокалильная и ацетиленовая аппаратура ввозились в основном из-за границы.

С дальнейшим развитием военного и торгового мореплавания в конце XIX — начале XX вв. возросли требования к навигационному оборудованию морей и, в частности, требование обеспечения безопасности плавания не только в условиях хорошей видимости, но и в туман, дождь, мглу, снегопад, песчаные бури и т. д. В силу этого в конце XIX в. началось применение в маячном деле звуковых маяков — пневматических сирен.

Изобретение радио русским ученым А. С. Поповым и дальнейшее развитие радиотехники позволило применить новый вид технических средств навигационного оборудования — морские радиомаяки.

В1907 г. русский моряк А. Шенснович разработал так называемый радиоакустический метод определения места корабля вблизи берега, который заключался в том, что по разности времени одновре-

менно подаваемых с маяка акустических и радиосигналов определялось расстояние до маяка.

Кпериоду первой мировой войны относится и появление электромагнитных средств навигационного оборудования в виде подводного однопроводного токоведущего кабеля, проложенного по дну фарватера, и бортовой аппаратуры, фиксирующей отклонение судна относительно кабеля. Однако слабое развитие электроники в тот период не могло обеспечить нормальной работы этой системы.

За годы Советской власти навигационное оборудование морей Советского Союза претерпело огромные количественные и качественные изменения. Советская Гидрографическая служба получила небогатое наследство, сильно пострадавшее в результате первой мировой войны, последующей гражданской войны и иностранной интервенции. Много маяков и знаков было разрушено или серьезно повреждено, техника устарела и значительная часть ее пришла в негодность. К началу мирного строительства на морях нашей Родины осталось всего около 150 маяков и светящих знаков.

К1928 г. завершилось восстановление разрушенных СНО и началось плановое развитие навигационного оборудования морей. До 1941 г. было построено 30 световых маяков, 45 радиомаяков, 30 сирен, 11 наутофонов и 845 светящих знаков. Башни маяков так же, как и здания для радиомаяков, сирен и наутофонов, в этот период были в основном деревянные.

Новые объекты СНО оснащались отечественной аппаратурой. Нужно отметить, что в дореволюционной России практически вся техника СНО приобреталась за границей, в основном во Франции и Швеции. После Октябрьской революции в условиях экономической блокады молодому Советскому государству пришлось создавать у себя необходимую аппаратуру. За годы предвоенных пятилеток наладился выпуск малогабаритных линз и ацетиленовой проблесковой аппаратуры, появились отечественные керосино- и ацетиленокалильные установки, пневматические сирены и другие средства. Тогда же начали появляться первые морские радиомаяки типа РМС конструкции А. Ф. Смирновского.

Кэтому же периоду относится появление ряда теоретических работ, связанных с разработкой теории створов и методикой использования новых технических средств навигационного оборудования. Это труды Н. Н. Струйского, П. И. Башмакова, П. А. Красильникова и др. Таким образом, можно сказать, что в истории советской гидрографии 1932—1941 гг. явились годами коренного перелома в области развития средств навигационного оборудования.

Великая Отечественная война явилась серьезной проверкой организации Гидрографической службы и технической оснащенности средствами навигационного оборудования наших морей. Методы и технические средства навигационного оборудования обеспечили эффективное применение оружия и боевых средств флота в боях, а затем и при ликвидации последствий войны.

Кадры советских гидрографов, работавших в области навигационного оборудования, выдержали суровый экзамен войны, проявив доблесть и героизм. Подвиги маячников, обслуживавших маяки и другие средства навигационного оборудования морских побережий в годы Великой Отечественной войны, навсегда останутся примером беззаветного служения Родине.

Вот несколько боевых эпизодов времен Великой Отечественной войны.

При подготовке Керченско-Феодосийской десантной операции в 1941 г. гидрографы выполнили наиболее сложные работы подготовительного этапа, в том числе развертывание ориентирных огней, оборудование створа из двух светящих портативных буев вблизи берега на подходе к Феодосии, установку огня на скале Эльчан-Кая.

Глухой ночью 28 декабря с подводной лодки Щ-203 с помощью резиновой шлюпки на обледенелую отвесную скалу Эльчан-Кая, находящуюся в нескольких милях от южного побережья Керченского полуострова, были высажены комсомольцы лейтенанты Д. Г. Выжуллиг В. Е. Моспан. С большим трудом поднялись они с аппаратурой на вершину скалы и установили там ацетиленовый фонарь. Его огонь обеспечивал подход наших кораблей с десантом к берегу и был хорошим ориентиром для подходивших к Феодосии десантных судов. Подводная лодка, с которой высадились смельчаки, была вынуждена отойти от скалы и погрузиться ввиду появления неприятельского самолета. В установленное время к месту встречи с гидрографами лодка не подошла,. а поиск их, произведенный позже, закончился неудачей.

Фронтовая газета частей, высадившихся тогда на Керченском полуострове, призывала бойцов и командиров помнить о двух героях-моряках, которые, выполнив задание, отдали свою жизнь, чем заслужили честь и вечную славу. Сегодня скала Эльчан-Кая с навигационным огнем на вершине стала памятником героям.

В период обороны Севастополя в 1942 г. особый героизм проявил личный состав Верхне- и Ниж-

не-Инкерманских маяков. Эти маяки, обеспечивающие вход кораблей в Севастопольскую бухту, находились под непрерывным артиллерийским обстрелом противника, неоднократно подвергались налетам вражеской авиации.

Утром 14 июня 1942 г. Верхне-Инкерманский маяк подвергся особенно сильному бомбовому удару и минно-артиллерийскому обстрелу. Здание маяка было почти полностью разрушено, однако тут же были' начаты восстановительные работы. В полдень на маяк вновь совершила налет вражеская авиация и сбросила на него несколько десятков бомб. Башня маяка была окончательно разрушена, а от прямого попадания в бомбоубежище погиб весь личный состав.

Приближался вечер и нужно было включить огонь для кораблей, шедших на помощь осажденному Севастополю. На смену погибшим, отражая атаки прорвавшихся автоматчиков противника, к ВерхнеИнкерманскому маяку пробились новые смельчаки — моряки гидрографической службы Черноморского флота, и установили на развалинах старой башни автоматически действующий маячный огонь.

Так же героически действовал личный состав Нижне-Инкерманского маяка, огонь которого светил в створе с огнем Верхне-Инкерманского маяка. Маяк неоднократно восстанавливался под огнем противника, а когда 22 июня 1942 г. он был окружен сильным отрядом вражеских автоматчиков, маячники, уничтожив всю маячную технику, вступили в бой с фашистами и успешно вышли из окружения.

Всем хорошо известно, какую огромную роль в 1942 г. играли коммуникации Ладожского озера в деле укрепления обороны блокадного Ленинграда. Маяки Ладожского озера несли боевую вахту, обеспечивая •операции кораблей Ладожской военной флотилии и плавание транспортов с продуктами и боезапасом для Ленинграда и Ленинградского фронта.

Бугровский маяк стоял всего в трех километрах от линии фронта. Его высокая башня и огонь надежно обеспечивали плавание в прифронтовой зоне. Противник решил вывести маяк из строя и подвергал его •систематическим артиллерийским обстрелам. Окрестности маяка были изрыты воронками, а сам он сильно разрушен от прямых попаданий. Только в течение 28 августа 1942 г. по маяку было выпущено 80 снарядов разных калибров. Когда башня маяка была окончательно разрушена, маячный фонарь был перенесен в единственную амбразуру окна уцелевшей части стены башни, имевшей высоту всего 7 м от основания. Врагу не удалось сломить стойкость маячников — огонь Бугровского маяка систематически зажигался и помогал Ладожской флотилии обеспечивать фланг Красной Армии на этом участке фронта.

За мужество и героизм многие из военных гидрографов были удостоены высоких правительственных наград и в их числе была большая группа маячников.

Великая Отечественная война потребовала создания более современных средств навигационного оборудования. Необходимость обеспечения плавания по узким минным фарватерам в условиях воздействия противника привела к созданию створных радиомаяков типа «Сафар», «Штурман» и целой серии зрительных маневренных СНО.

Много и плодотворно работали военные инженеры, техники и мастера флотских мастерских гидрографических отделов на флотах по ремонту техники навигационного оборудования, ее совершенствованию и созданию новых образцов.

Так, например, специалистами мастерских Черноморского флота были разработаны и изготовлены в годы войны: автоматически действующий прожектор с часовым механизмом, малогабаритные самовсплывающие в заданное время буи и другие технические устройства для десантных операций.

За время Великой Отечественной войны и вплоть до 1950 г. строительство новых средств навигационного оборудования на морях приостановилось, за исключением морей Дальнего Востока, где и в годы войны, в связи с развитием экономических связей с некоторыми зарубежными государствами и необходимостью осуществления морских перевозок, продолжалось строительство отдельных маяков, знаков и радиомаяков. Так, в 1943—1944 гг. здесь были построены и введены в действие маяки Спафарьев, Завьялов, Озерной, Чириков, Шипунский, Кроноцкий, Поворотный, Меньшиков, Лопатка и др. По условиям военного времени требовался быстрый ввод в действие этих маяков, поэтому строились они на основе деревянных конструкций временного типа.

Впериод войны большинство маяков на морях европейской частит СССР подверглись разрушению. Из имевшихся 69 маяков на Черном и Азовском морях полностью были разрушены 42, а на Балтийском море из 45—16. Всего было разрушено 69 маячных башен, 12 радиомаяков, 20 звукосигнальных установок и 111 навигационных знаков,, более 75% жилого и служебного маячного фонда. Повреждено и уничтожено большое количество светооптической аппаратуры, маячных фонарей и другого навигационного оборудования.

Впервые послевоенные годы восстановление разрушенных маяков ограничивалось ремонтом от-

дельных зданий и постройкой временных знаков. Последующий период характеризуется плановым интенсивным капитальным строительством объектов СНО на всех морях Советского Союза и вводом в

действие новейшей навигационной техники и аппаратуры. На новом этапе развития современного океанского военно-морского флота, совпавшем, в основном, с началом интенсивного развития транспортного и промыслового флотов, освоением новых экономических районов страны, потребовался качественно новый подход, к развитию технических средств навигации, к темпам навигационного оборудования морей СССР.

Важнейшими обстоятельствами, которые принимались во внимание при развитии систем навигационного оборудования морей, были складывающаяся военно-политическая обстановка, навязываемая агрессивными империалистическими блоками, а также перспективы развития отечественных флотов, освоения новых экономических районов, развитие военно-морской техники и вооружения, экономические возможности: страны.

Учитывая важность развития системы навигационного оборудования морей для государства, Совет Министров СССР принял в 1949 г. постановление об улучшении навигационного ограждения, повышении безопасности плавания на морях Советского Союза. Партия и правительство всегда считали этот участок работы гидрографической службы важным для укрепления обороноспособности страны и выполнения народнохозяйственных задач транспортным и промысловым флотами страны.

Многовековая история развития навигационного оборудования морей нашей страны не знала таких стремительных темпов, как в 1950— 1975 гг. За этот период построено, реконструировано и введено в действие: 303 световых маяка; 2102 светящих навигационных знака;. 276 радиомаяков различного назначения; 185 береговых станций РНС и т. д.

Современные маячные комплексы представляют собой хорошо благоустроенные маячные городки, которые по капитальности маячных сооружений и зданий, оснащенности техникой резко отличаются от старых маяков. Маяки, расположенные на побережьях морей и прибрежных островах, как бы оформляют морской фасад Советского государства, первыми встречают корабли, идущие к нам из всех стран мира, и поэтому должны иметь соответствующий внешний вид и архитектуру. При строительстве маяков на территории советских республик учитывались элементы национальной архитектуры, например, маяк Песчаный на Каспии.

Для успешного строительства большого количества навигационных сооружений потребовалось организовать промышленное производство сборных конструкций, обеспечивающих быстрый монтаж сооружений, в пунктах строительства. Для этого были разработаны типовые проекты маячных сооружений из металла, железобетона, бутобетона, дерева. Начиная с 1957 г. строительство ведется только по типовым проектам.

Быстрый количественный рост средств навигационного оборудования на наших побережьях в послевоенный период, связанный с развитием флотов страны, потребовал и качественного изменения техники для его оснащения.

Отечественной промышленностью за послевоенные годы создано большое количество аппаратуры СНО различного назначения.

В1950—1957 гг. было освоено серийное производство первых отечественных светооптических систем типа ЭМВ-930, ЭМН-500, ЭМВ-3 для оснащения ими маяков с дальностью действия до 23—35 миль. Одновременно с этим были созданы новые источники света — морские маячные лампы накаливания. Эти мероприятия позволили приступить к электрификации маяков и замене устаревшей оптики с керосино- и газокалильными источниками света.

Вто же время велись работы по модернизации ацетиленовых и электрических светооптических аппаратов для автоматически действующих навигационных огней. Началось внедрение газосветных установок, импульсных и галогенных ламп и других источников света.

Проводимая электрификация всех видов зрительных СНО потребовала создания различной электропроблесковой аппаратуры.

Продолжались работы по совершенствованию плавучих средств навигационного оборудования — были созданы новые типы электрифицированных буев, появился электрифицированный буй круглогодовой навигации.

Значительное внимание в последние годы уделяется автоматизации и телеуправлению средств навигационного оборудования. Тяжелые условия жизни на маяках, расположенных далеко от населенных пунктов, а также требования высокой надежности и бесперебойности работы СНО заставляют широко внедрять в навигационное оборудование элементы автоматики и телеуправления.

Обеспечение бесперебойного действия маяков и других СНО — сложная задача, требующая

большого количества обслуживающего персонала. В связи с этим внедрение телемеханического управления при комплексной автоматизации СНО стало делом первостепенной важности. Создаются специальные системы телеуправления маяками «Ступор», «СТУМ-62» и др.

Впятидесятых годах получила второе рождение и была широко использована для оборудования кабельных мерных линий и обеспечения движения судов по фарватерам система ведущего кабеля. Сравнительно высокий для того времени уровень развития электроники позволил создать надежную бортовую аппаратуру, обеспечивающую индикацию положения судна относительно кабеля, чему также

взначительной степени способствовала разработанная советскими учеными теория электромагнитного поля для переменных сред и пограничных слоев (вода— воздух).

Использованию гидроакустических средств в целях кораблевождения способствовали исследования в области изучения распространения звука в море, выполненные Л. Д. Розенбергом и другими учеными в сороковых годах. В результате было обнаружено явление сверхдальнего распространения звука

вморе, теоретически обоснованное затем Л. М. Бреховских, что привело к открытию подводного звукового канала. В 1951 г. Л. М. Бреховских, Л. Д. Розенбергу и другим ученым была присуждена Государственная премия первой степени за исследования в области акустики.

Впоследние годы большое внимание уделяется созданию новых видов высокоэффективных источников питания для автоматических, периодически обслуживаемых береговых и плавучих средств навигационного оборудования. Разработаны специальные ветроэлектрические станции серии АВЭС, ОВЭУ-75, солнечные установки МСУ-12, волновые энергетические установки ВЭМУ-6 и ВЭМУ-12, изотопные энергетические установки ИЭУ-1 и ИЭУ-2.

Отечественный опыт в области создания новых средств навигационного оборудования показал, что наши специалисты — ученые, конструкторы, инженеры и техники, руководствуясь решениями XXV съезда КПСС, провозгласившего десятую пятилетку пятилеткой качества и повышения эффективности производства, идут по правильному пути: многие вновь созданные виды СНО стоят на уровне

лучших мировых образцов, неоднократно демонстрировались на международных выставках и получили высокую оценку зарубежных специалистов. ; Количество отдельных типов средств навигационного оборудования, действующих на морях Советского Союза, по состоянию на 1 января 1976 г., показано в табл. В.1.

Таблица B.I

Средства навигационного оборудования

Количество

 

 

Маяки

370

Знаки навигационные светящие

3705

Знаки навигационные несветящие

2301

Радиомаяки

282

Звукосигнальные установки:

 

наутофоны

113

сирены

12

электродинамические излучатели

14

Колокола

26

Буи светящие

1696

Буи несветящие

1739

Буи речные

130

Вехи и бакены

2975

Плавучие маяки

2

Радиолокационные пассивные отражатели

486

Прочие плавучие предостерегательные знаки

1304

 

 

Основное направление в развитии СНО идет по линии создания полностью автоматизированных маячных комплексов с повышенной надежностью действия и увеличенной продолжительностью работы без обслуживания, а также сети разнородных по своим принципам работы средств, позволяющих эффективно обеспечить деятельность ВМФ и общее мореплавание.

В послевоенный период успешно разрабатываются научно-методические проблемы в области навигационного оборудования морских театров. Выполненные исследования позволили создать стройную теорию рациональной расстановки средств навигационного оборудования различных принципов дейст-

вия. Были разработаны теоретические основы расстановки и расчета навигационных данных плавучих предостерегательных знаков для ограждения навигационных опасностей.

Получили дальнейшее развитие методы расчета дневной дальности видимости и геометрических размеров маячных сооружений, методы проектирования щелевых и прицельных створов, а также секторного освещения. Важные научные и методические разработки, получившие практическое применение в этих областях, были выполнены Н. Н. Матусевичем, П. А. Красильниковым, А. Г. Светловым, В. В. Алексеевым, Ф. С. Павловым и другими учеными.

В послевоенные годы растут и крепнут международные связи Гидрографической службы ВМФ в области навигационного оборудования морей. После официального учреждения в 1957 г. Международной ассоциации маячных служб (МАМС)—организации, занимающейся развитием и унификацией средств навигационного оборудования, ГС ВМФ стала ее полноправным членом. В последующие годы представители ГС ВМФ принимали участие во всех основных мероприятиях МАМС, а также в работе технических комитетов по радионавигационным и микроволновым СНО, унификации систем навигационного ограждения, расчету створов.

Раздел I

ЗРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА НАВИГАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Глава 1.

МАЯЧНЫЕ СВЕТООПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И АППАРАТЫ

Оптические системы, используемые в маячных светооптических аппаратах, служат для перераспределения светового потока первичного источника света и сосредоточения его в нужном направлении. Таким образом достигается увеличение силы света в заданном направлении. Кроме того, светооптическая система, представляющая собой совокупность маячной оптики с источником света, установленным в ее фокусе, должна обеспечивать создание заданных характеристик маячного огня.

Каждая светооптическая система характеризуется рядом параметров, определяющих пригодность ее для решения поставленных задач. К этим параметрам относятся:

сила света, определяющая дальность видимости огня при заданных метеорологических условиях;

распределение силы света в горизонтальной и вертикальной плоскостях, определяющее видимость огня с различных направлений и расстояний;

характер и цвет огня, обеспечивающие опознание маяка.

Эти параметры зависят от конструктивных особенностей и качества как источника света, так и маячной оптики, которую можно рассматривать как вторичный источник света.

Эффективность светооптической системы, кроме того, зависит от правильности выбора источника света для данной оптики и правильности его установки в фокусе оптической системы. Рациональное сочетание оптической системы с источником света является сложной инженерной задачей, ибо в ряде случаев использование высококачественной оптики с мощным источником света может привести к созданию весьма посредственной светооптической системы.

§1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ МАЯЧНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

ИОСНОВЫ ИХ ПОСТРОЕНИЯ

По характеру действия на первичный световой поток от источника света, т. е. в зависимости от принципа сосредоточения светового потока в заданном направлении оптические системы классифицируются на:

катоптрические (отражательные), к которым относятся все виды сферических и параболических отражателей, а также элементы оптического стекла, которые отражают падающие на них лучи источника света;

диоптрические (преломляющие), объединяющие все виды линз и преломляющих призм;

катодиоптрические (смешанные), сочетающие в себе принципы отражения и преломления. Независимо от вида оптической системы, каждая из них может использоваться для целей про-

странственного перераспределения светового потока источника света в заданном направлении.

В катоптрической системе используется отражение света от гладкой полированной поверхности зеркального или посеребренного металлического отражателя сферической или параболической формы, в фокусе которого помещен источник света. После отражения лучам придается заданное направление

(рис. 1.1).

Катоптрическая система может быть создана из оптического стекла, тогда отдельные ее элементы (рис. 1.2, б) отражают падающие на них лучи источника света и посылают их в заданном направлении.

В диоптрической системе часть светового потока источника света, помещенного в фокусе системы, перехватывается линзой и после преломления направляется вдоль ее оптической оси. Отдельный элемент диоптрической системы показан на рис. 1.2, а, преломление падающего на него луча происходит в точках 1 и 2.

Катодиоптрическая система, сочетающая в себе две первые системы, может быть создана путем соединения отражателя с линзой или путем использования таких оптических элементов (рис. 1.2, в), ко-

торые придают заданное направление падающим световым лучам, сочетая их преломление

(точки 1 и

3) и полное внутреннее отражение (точка 2).

 

Любая оптическая система характеризуется коэффициентом усиления, под которым понимается

отношение силы света I, приписываемой светящейся оптике, к силе света I0 первичного источника све-

та. Таким образом, коэффициент усиления будет равен

 

K =

I

 

(1.1)

I0

 

 

Из курса физики известно, что коэффициент усиления отражательной оптики растет с увеличением ее размеров и уменьшением размеров источника света. Однако чрезмерное увеличение размеров отражателя, которое влечет за собой увеличение радиуса кривизны его, приводит к увеличению фокусного расстояния. В результате на поверхность отражателя будет падать меньший световой поток от источника света. Учитывая это, выгодней иметь отражатели с небольшим радиусом кривизны.

Коэффициент усиления плоско-выпуклых диоптрических линз также растет с увеличением их размеров и уменьшением размеров источника света. Кроме того, он зависит от толщины линзы, причем с увеличением толщины линзы коэффициент усиления уменьшается. Поэтому при увеличении размеров линзы очень важно учесть, чтобы влияние ее толщины не сказалось сильнее на значении коэффициента усиления, чем увеличение ее диаметра.

Для плоско-выпуклых линз характерно наличие сферической аберрации, под которой понимается несовпадение фокусов отдельных участков линзы, так как каждый элементарный участок линзы будет иметь свой практический фокус, главным образом, за счет несоблюдения кривизны рабочей поверхности и недостаточно тщательной ее обработки.

Изготовление маячной оптической системы в виде сплошной плосковыпуклой линзы привело бы к

значительному увеличению ее толщины и веса, к увеличению сферической аберрации и потерь света в толще стекла. При угле охвата линзы в 60° ее толщина в центре достигает 1/3 фокусного расстояния. Под углом охвата понимают угол, вершина которого находится в фокусе, а стороны опираются на края линзы или отражателя. Измеряется он обычно в горизонтальной или вертикальной плоскости.

Вцелях уменьшения толщины плоско-выпуклых линз (рис. 1.3, а) их профиль был изменен таким образом, что внутренняя часть имела ступенчатый вырез (рис. 1.3, б).

В1819 г. французский инженер А. Френель предложил профиль линз, внешняя поверхность которых имеет ступенчатые выступы, а внутренняя— плоская (рис. 1.3, в). Благодаря такому профилю, нашедшему широкое применение в маячных оптических системах, наряду с уменьшением толщины и веса, практически появилась возможность избавиться от сферической аберрации большей части поверхности линзы.

Теоретический профиль линз Френеля есть кривая высшего порядка. Практически внешняя по-

верхность каждой ступени и центрального элемента может быть заменена дугами окружностей. Такая замена вполне допустима, так как расхождение лучей, возникающее в результате этой замены, весьма незначительно, и процесс изготовления отдельных ступеней упрощается.

Профиль Френеля имел некоторые недостатки. Соединение ступеней в нем параллельно оптической оси привело к появлению в каждом элементе (рис. 1.3, г) нерабочих участков (треугольника DKL), что увеличило общий вес оптической системы.

Другой недостаток профиля линз Френеля состоял в том, что вещество, которым склеивались ступени при наложении их друг на друга, менее прозрачно, чем стекло. Это увеличивало потери света, поскольку лучи, проходящие сквозь горизонтальное соединение, частично поглощаются, при этом теряется до 0,03 светового потока, падающего на линзу.

Для устранения отмеченных недостатков другой французский инженер Аллар предложил профиль (рис. 1.4), в котором форма соприкасающихся граней пп1 соответствует ходу преломленного луча в стекле

Этот профиль позволяет увеличить угол охвата диоптрической части линзы на 6—8% и уменьшить за счет отсутствия нерабочего треугольника вес стекла линзы на 3—5%. Потери на поглощение в этом случае значительно сокращаются

§ 1.2. МАЯЧНЫЕ ЛИНЗЫ

Маячные линзы получаются в результате вращения или перемещения профиля Френеля. Они используются в светооптических аппаратах на береговых маяках, знаках, буях и предназначаются для преобразования светового потока источника света в световые пучки с заданными значениями силы света, углов рассеяния и дальности видимости маячного огня.

Наиболее широкое распространение получили цилиндрические и дисковые линзы. Цилиндрическая (поясная) линза получается вращением профиля Френеля вокруг вертикальной

оси, проходящей через фокус (рис. 1.5).

При постоянном источнике света цилиндрические линзы дают постоянный световой поток, радиально расходящийся в горизонтальном сечении линзы в виде светового пояса, видимого с любых направлений по горизонту. Эти линзы используются в светооптических аппаратах кругового действия.

Дисковая (полизональная) линза получается вращением профиля Френеля вокруг главной оптической оси (рис. 1.6). С помощью дисковой линзы световой поток посылается только в одном направлении в виде светового пучка направленного действия, видимого в пределах угла рассеяния в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Эти линзы используются в светооптических аппаратах направленного действия.

Линза с вертикальными или горизонтальными элементами получается при перемещении профиля Френеля в вертикальной или горизонтальной плоскости. Эти линзы на практике используются редко.

Промышленностью выпускаются следующие типы линз:

цилиндрические Л-75, Л-105, Л-140, Л-200, Л-300 и Л-500 (цифры обозначают внутренний диаметр линзы в миллиметрах);

дисковые ЛС-120, ЛС-210 и ЛС-350 (цифры обозначают диаметр линзы в миллиметрах).

По технологии изготовления маячные линзы разделяются на прессованные (Л-140, Л-105, Л-75, ЛС-210, ЛС-120), используемые без оправ, и полированные (Л-500, Л-300, Л-200, Л-140, ЛС-350, ЛС210), которые собираются из оптических элементов с полированными поверхностями и укрепляются в металлических оправах.

Коэффициент пропускания современных прессованных линз — 0,5, полированных — 0,7. Оправы полированных цилиндрических линз изготавливаются в виде двух колец, скрепленных

наклонными стойками (рис. 1.5). Наклон . последних исключает возможность образования темных секторов в светооптическом аппарате.

В сборных дисковых линзах оправа представляет собой кольцо, во внутреннюю поверхность которого упираются три стойки, идущие от центрального элемента по направлению радиусов, разнесенных на 120°.

Маячные линзы составляют диоптрическую часть маячных светооптических аппаратов. С целью более рационального использования светового потока, исходящего от источника света, в верхней и нижней частях аппарата монтируется оптическая система призматических колец (катодиоптрическая система). Призматические кольца получаются вращением призм вокруг вертикальной оси, проходящей через фокус линзы. Причем, призмы располагаются так, чтобы входящие в них лучи света претерпевали полное внутреннее отражение и по выходе из призмы были бы направлены параллельно оптической оси.

На рис. 1.7 показан полный профиль оптической системы светооптического аппарата.

Определение фокусного расстояния линз.

Определение фокусного расстояния линз в практических условиях при отсутствии лабораторной базы производится приближенными методами.

Расположим, как показано в левой части рис. 1,8, источник света 1, экран 2 с малым отверстием, линзу 3 и зеркало 4. Экран устанавливают таким образом, чтобы его малое отверстие находилось примерно на уровне оптической оси линзы, а зеркало размещается под углом около 90° к этой оси таким образом, чтобы изображение отверстия, отраженное зеркалом, оказалось расположенным вблизи самого отверстия.

Перемещая экран вдоль оптической оси, находят такое положение, при котором изображение отверстия оказывается наиболее резким. Это положение соответствует моменту совпадения плоскости экрана с фокальной плоскостью линзы. Расстояние между линзой и экраном будет равно фокусному расстоянию f.

Более приближенно определить фокусное расстояние линзы можно способом, изображенным в правой части рис. 1.8.

На профилированную (входную) поверхность дисковой линзы 3 направляется параллельный пучок света, в качестве которого можно использовать пучок солнечных лучей или пучок лучей светооптической системы. Преломляясь в линзе, лучи будут собираться в ее фокусе.

За входной поверхностью размещают перпендикулярно оптической оси линзы непрозрачный экран 2, перемещая его вдоль оптической оси находят такое положение, при котором на экране будет наблюдаться минимальный кружок рассеяния. Расстояние между линзой и экраном будет определять приближенное значение фокусного расстояния f.

Каустика маячной линзы

В результате неточностей, допускаемых при расчете профиля Френеля и их изготовлении, выражающихся в замене кривой высшего порядка рабочей поверхности линзы дугой окружности, неточности прессовки и шлифовки поверхности линзы, а также неоднородности массы стекла, лучи параллельного пучка, падающие на профилированную поверхность линзы, не собираются за линзой в фокусе, а пересекают оптическую ось в различных точках перед фокусом и за фокусом, образуя поверхность, называемую каустикой (рис. 1.9).

Наиболее узкое место каустики называют шейкой каустики, которая определяется длиной l и наи-

меньшим диаметром d. Отношение величин l и d к фокусному расстоянию f линзы, т. е. lf и df , называ-

ется относительной длиной и относительным диаметром каустики или коэффициентами каустики. Практический фокус оптической системы находится в центре каустики, в котором и должен помещаться центр тела излучения маячного источника света. Практический фокус линзы часто не совпадает с номинальным. Расхождение бывает от одного до нескольких миллиметров. Источник света должен устанавливаться в практический фокус линзы, а не в номинальный.

Характер и величина каустики маячной линзы являются важными критериями для оценки качества линзы, а также для правильного выбора источника света для заданной оптической системы.

При выборе лампы накаливания следует сопоставлять размеры тела накала с размером диаметра шейки каустики маячной оптической системы. Габариты тела накала должны быть больше диаметра шейки каустики. Использование лампы с телом накала, размеры которого меньше диаметра шейки каустики или недостаточно плотно заполняют шейку каустики, вызывает нерациональное распределение светового потока выхода его из линзы.

Величина каустики определяется следующим образом (рис. 1.10).

На линзу 1, прикрытую непрозрачным экраном 2, с отверстиями диаметром около 1 мм, расположенными против каждого элемента линзы строго на одной вертикальной прямой, направляется параллельный пучок лучей. Лучи, пройдя прорезь, образуют за линией плоский пучок. Установив экран 3 под очень малым углом почти параллельно пучку, добиваются скольжения его по экрану. Изображение этого пучка представляет собой сечение каустики, оно хорошо видно на экране и позволяет определить диаметр шейки каустики d и действительное фокусное расстояние f испытуемой линзы. Соответствующим расположением отверстий может быть получена каустика цилиндрической и дисковой линз.

Поставив экран перпендикулярно оптической оси (это положение показано на рис. 1.10 пунктиром), можно получить изображение кружка наименьшего рассеивания. Полученное изображение каустики может быть вычерчено или сфотографировано. В последнем случае вместо экрана 3 ставят фотографическую пластинку.

При изменении каустики непосредственно на маяке удобнее пользоваться естественным параллельным пучком солнечного света, когда солнце находится примерно на уровне оптической оси маячной линзы.

§1.3. МАЯЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА

Вкачестве источника света в маячных оптических системах применяются маячные морские лампы накаливания, газоразрядные лампы и ацетиленовые горелки открытого пламени. Каждый из этих видов источника света имеет свои специфические особенности, которые нужно учитывать при их выборе для заданной оптической системы.

Морские маячные лампы накаливания

Морские маячные лампы накаливания являются одним из самых распространенных источников света, используемых в светооптических системах. Они обладают большой габаритной яркостью, стабильностью излучаемой силы света и простотой обслуживания.

Маячные электрические лампы любого типа (рис. 1.11) состоят из стеклянной колбы 4, укреплен-

ной на латунном цоколе 1 с помощью специальной мастики. В колбе на электродах 5 помещается тело накала 3, состоящее из вольфрамовой нити. Электроды связывают тело накала с контактами цоколя. Патрон, в который вставляется цоколь лампы, связывает контакт лампы с питающей сетью.

Все морские маячные лампы накаливания серии ММ, кроме лампы ММ 6-3, наполнены аргоном с примесью азота, лампа ММ 6-3 — пустотная.

Вгазонаполненных лампах инертный газ значительно уменьшает интенсивность испарения вольфрама и это позволяет значительно повысить рабочую температуру нити накала, что является одним из основных факторов, определяющих световые и электрические параметры лампы — силу света и габаритную яркость.

Впоследнее время в состав газового наполнения ламп стали вводить какой-либо из элементов группы галогенов (йод, бром, хлор, фтор), что позволило еще в большей степени уменьшить скорость испарения вольфрамовой нити накала при одновременном увеличении световой отдачи. Эти лампы именуются галогенными лампами накаливания, к ним относится лампа типа КХММ 110-1000, используемая в светотехнических СНО.

Основные параметры морских маячных ламп накаливания приведены в табл. 1.1.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.1

Тип лампы

Напряжение,

 

Сила света

Габаритная

 

 

 

 

 

 

 

Мощность, Вт

яркость,

 

Маркировка по ГОСТ

Старая

В

 

лампы, кл

 

 

кд/м

2

 

7874-66 и 16301-70

маркировка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЖ 220-1000-3

ММ-1 (ПЖ-52)

220

1000

1670

4 • 106

 

 

ПЖ 220-500-3

ММ-2 (ПЖ-51)

220

500

720

2,4

• 106

 

 

ПЖ 220-300

ММ-3 (ПЖ-50)

220

300

475

2,4

·

106

 

 

ММ 110-1000

ММ-8

110

1000

1700

7,3

·

10s

 

 

ММ 110-500

ММ-9

110

500

980

4,9

• 1.06

 

 

ММ 50-500

MM-1l

50

500

900

8,25

· 106

 

 

ММ 32-250

ММ-16

32

250

390

6,2

·

106

 

 

ММ 32-100

ММ-17

32

100

145

4,85

· 106

 

 

ММ 32-50

ММ-18

32

50

59

1,95

· 106

 

 

ММ 12-23

ММ-25

12

23

34

5,3

• 106

 

 

ММ 12-18

ММ-26

12

18

27

5,75

• 106

 

ММ 12-12

ММ-27

12

12

13

2,95

· 106

 

 

ММ 6-6

ММ-31

6

6

6

1,8- 106

 

 

ММ 6-3

ММ-32

6

3

2

0,7

• 106

 

 

КГММ 110-1000

-

110

1000

1700

11,2

· 106

 

 

Высокие качества галогенных ламп проявляются наилучшим образом при увеличении температуры на поверхности колбы, чем и обусловлена конструкция этих ламп, изготавливаемых с баллоном в виде трубки из кварца малых размеров.

Тело накала морских маячных ламп изготавливается из вольфрама, обладающего хорошей формо-

устойчивостью при высоких температурах. От размеров и формы нити зависят тепловые потери и кривые светораспределения лампы в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Телу накала маячной лампы в зависимости от назначения лампы придается различная форма, что и отличает их от обычных осветительных ламп. Тело накала маячных ламп может иметь прямоугольную, крестообразную, коническую, цилиндрическую и биспиральную форму. Под световым центром этих ламп понимают геометрический центр тела накала лампы, а расстояние от светового центра до контактной пластины составляет высоту светового центра.

Одним из основных параметров лампы, зависящим от формы тела накала, является ее габаритная яркость, т. е. отношение силы света источника света в рассматриваемом направлении к площади проекции тела накала на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

Габаритная яркость источника света в каком-либо направлении определяется по формуле

B =

I

(1.2)

 

S

 

где В — габаритная яркость, кд/м2;

 

I — сила света, кд;

S — площадь проекции габарита светящего тела на плоскость, перпендикулярную рассматриваемому направлению, м2.

При использовании ламп накаливания необходимо учитывать их инерционность при работе в проблесковом режиме горения. Нагревание и охлаждение тела накала, особенно мощных ламп, не происходит мгновенно и в конечном итоге зависит от его толщины. С увеличением диаметра нити накала время нагревания и охлаждения заметно возрастает.

При длительном горении лампы ее нить постепенно испаряется и становится тоньше. С уменьшением диаметра нити увеличивается ее сопротивление, что сопровождается уменьшением силы тока, температуры и светового потока. Причем световой поток уменьшается быстрее, чем мощность, в результате чего уменьшается световая отдача. При этом испаряющийся вольфрам, оседая на внутренней поверхности колбы, вызывает ее почернение, что также снижает световой поток.

Для морских маячных ламп накаливания устанавливается полезный срок службы (в часах), под которым понимается продолжительность горения лампы до уменьшения ее светового потока на 20% по

сравнению с начальным.

Лампы следует менять по истечении полезного срока службы, причем если наблюдается почернение колбы до истечения полезного срока службы, то лампа также подлежит замене.

Параметры маячных ламп накаливания в большой степени зависят от напряжения сети. При увеличении напряжения сети возрастают сила тока, мощность, температура нити, излучаемый световой поток и светоотдача. При этом из-за более интенсивного испарения вольфрама срок службы лампы резко уменьшается. При понижении напряжения срок службы возрастает, а другие упомянутые параметры уменьшаются. График зависимости светотехнических параметров ламп накаливания от напряжения показан на рис. 1.12.

Газоразрядные лампы

Газоразрядные лампы, используемые в качестве источника света в светооптических системах, имеют ряд преимуществ перед лампами накаливания: большую яркость и более высокий КПД; излучение практически безынерционно, что дает возможность создавать вспышки большой мощности и любой длительности; значительно больше срок службы.

В зависимости от характера физических процессов, происходящих при разряде в газах, газоразрядные источники света делятся на лампы тлеющего, дугового и искрового (импульсного) разряда. По конструкции газоразрядные лампы делятся на лампы с внутренними электродами и безэлектродные, возбуждаемые внешним электромагнитным полем.

Принцип действия этих ламп заключается в том, что при пропускании тока через трубку, наполненную инертным газом, между ее электродами возникает поток электронов, вызывающий свечение газа. Цвет свечения газоразрядной лампы зависит от газа, которым она заполнена. При заполнении трубки неоном излучается красный цвет, гелием— белый и желтый, аргоном — синий, парами ртути — зеленоватый. Для лучшего свечения внутренняя поверхность трубки покрывается люминофором, слой которого светится под воздействием ультрафиолетовых лучей, что повышает световую отдачу трубки.

Промышленностью изготавливаются газосветные трубки прямые и изогнутые в виде кольца или спирали. Газоразрядные лампы питаются от сети переменного тока напряжением 220 В через повышающий трансформатор, а от низковольтных источников тока — через полупроводниковый преобразователь. Чем длиннее трубка, тем более высокое напряжение необходимо для ее зажигания и горения: практически оно должно составлять 1000 В на 1 м длины трубы.

Газосветные трубки не требуют применения светофильтров, поскольку цвет их свечения зависит не от цвета стекла, а от наполнителя трубки.

Газосветные трубки используются, главным образом, с параболическими отражателями на створных знаках, обеспечивая дальность видимости до 20 миль. Так, например, из ламп дугового разряда в практике навигационного оборудования используются неоновые лампы.

На внутренних водных путях нашли широкое применение лампы тлеющего разряда, питаемые от первичных источников тока напряжением 6 В через преобразователь напряжения. Срок службы ламп с тлеющим разрядом больше, чем ламп дугового разряда, ввиду того, что у последних более интенсивно распыление электродов в процессе работы.

Стремление к повышению яркости излучения дуговых ламп за счет увеличения разрядного тока в газе ведет к резкому сокращению срока их службы.

Один из путей получения больших яркостей — переход на импульсный режим работы. Импульсные лампы обычно работают от заряженных конденсаторов и, несмотря на малую длительность вспышки, в момент ее выделяют большую энергию. Импульсные лампы применяют и в навигационном оборудовании — это лампы типа ИФК-50 и ИСК-10 [19].

Шифр ламп обозначает следующее: И — импульсная, Ф и С — фотоосветительная или стробоскопическая (к фотоосветительным относятся все лампы, рассчитанные на одиночные вспышки с интервалом от 1 с и больше, к стробоскопическим — лампы, рассчитанные на частоту вспышек больше 1 Гц), К

— компактная (характеризует форму светящегося тела и лампы). Число, стоящее после букв, обозначает у фотоосветительных ламп номинальное значение (округленное) энергии вспышки, а у стробоскопических ламп —среднюю электрическую мощность.

Основные параметры лампы ИФК-50: энергия вспышки — 50 Дж, амплитудная сила света — 0,2 Мкд, амплитудная яркость — 2,2 Гкд/м2;

лампы ИСК-10: энергия вспышки — 0,05 Дж, амплитудная сила света — 0,0005 Мкд, амплитудная яркость — 0,005 Гкд/м2.

Ацетиленовые горелки

Ацетиленовые горелки открытого пламени служат в качестве смесителя ацетилена с воздухом и обеспечивают полное сгорание смеси. Образующееся при этом пламя используется в качестве источника света в светооптических системах.

Конструкция горелки показана на рис. 1.13. Ацетиленовая горелка представляет собой двухрожковый фигурный корпус из пирофилита, или стеатита, закрепленный с помощью жидкого стекла в металлической оправе. Ацетилен проходит через каналы горелки и выходит двумя встречающимися над горелкой под углом 90° струйками. По пути газ через боковые отверстия у выхода горелки засасывает воздух и смешивается с ним. Для полного сгорания ацетилена и во избежание появления копоти необходимо смешивать ацетилен и воздух в пропорции 1 : 12,5.

Свечение ацетиленового пламени зависит от степени смешения газа с воздухом. Неполное сгорание газа сопровождается появлением копоти. Форма и размер пламени должны точно соответствовать нормам, установленным для данной горелки.

Горелки классифицируются по их количеству на одной головке. Различают одинарные и групповые горелки, состоящие из нескольких головок, смонтированных вместе. Горелки классифицируются также в зависимости от часового расхода газа в литрах при непрерывном горении. Промышленностью выпускаются 5-, 10-, 15-, 20-, 25- и 30-литровые горелки. Причем по внешнему виду и габаритам они одинаковы, а различаются только диаметром основного канала и боковых отверстий, служащих для подсоса воздуха.

Сила света ацетиленовых горелок в горизонтальной плоскости почти равномерна и только в направлениях, совпадающих с плоскостью пламени, сила света уменьшается на 10—15%. Сила света в вертикальной плоскости, совпадающей с плоскостью пламени, для направлений 40—320° меняется очень слабо. Таким образом, несмотря на расположение пламени почти в одной плоскости, ацетиленовая рожковая горелка обладает довольно равномерным излучением в горизонтальной плоскости.

Габаритная яркость ацетиленового пламени типовых горелок в направлении, перпендикулярном плоскости пламени, колеблется в пределах 4 · 104 — 8 · 104 кд/м2 (4—8 сб.). В направлении, совпадающем с плоскостью пламени, ввиду уменьшения площади и увеличения толщины пламени яркость значительно возрастает, достигая значения 30 · 104кд/м2 (30 сб).

§ 1.4. МАЯЧНЫЕ СВЕТООПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Маячную оптическую систему вместе с источником света, установленным в ее фокусе, называют маячной светооптической системой.

Рассмотрим основные параметры, определяющие пригодность светооптической системы для решения поставленных задач, и вопросы, связанные с ее использованием.

Дефокусировка источника света

В случае, если точечный источник света помещен точно в фокусе маячной светооптической системы, состоящей из диоптрических и катодиоптрических элементов, световой пучок направляется параллельно оптической оси системы, чем обеспечивается максимальное свечение оптики (рис. 1.14, а).

Перемещение источника света относительно фокуса такой маячной системы вызывает неодинаковое изменение направления лучей диоптрической и катодиоптрической ее частей. Если источник света сместить на некоторое расстояние I0 вниз от положения фокуса, диоптрическая часть системы направит свои лучи вверх, а катодиоптрическая—вниз (рис. 1.14, б). При смещении источника света вдоль оптической оса ближе к линзе на расстояние 11 (рис. 1.14, в) также произойдет искажение пути лучей, выходящих из системы.

В этом случае верхняя часть диоптрических элементов и нижняя часть катодиоптрических элементов направят лучи вверх, а нижняя часть диоптрических и верхняя часть катодиоптрических элементов направят выходящие лучи вниз.

Видно, что изменение положения источника света относительно фокуса системы приводит к изменению хода лучей в различных ее участках, а следовательно, к снижению светотехнических параметров маячной оптической системы.

Световой пучок, выходящий из линзы, состоящей из диоптрических и катодиоптрических элементов, как бы раздваивается при смещении из фокуса источника света.

Вертикальное перемещение источника света сопровождается разъединением светового пучка диоптрической части линзы от светового пучка катодиоптрической части. При этом угол рассеяния обоих пучков не меняется, а вертикальный угол рассеяния всего пучка значительно возрастает.

Продольное перемещение источника света вызывает такое разъединение светового пучка, при котором в каждой части пучка участвуют и диоптрические, и катодиоптрические элементы линзы. Угол рассеяния линзы сильно возрастает.

Таким образом, во всех случаях смещения источника света меняется кривая распределения силы света светооптической системы. Если размеры источника света малы, то даже при незначительном его перемещении сила света светооптической системы в направлении оптической оси заметно уменьшается.

Угол рассеяния светооптической системы

Углом рассеяния светооптической системы называют угол β, под которым усматривается глазом наблюдателя источник света 1 из центральной точки А линзы 2 (рис. 1.15).

По мере удаления точки А от оптической оси угол рассеяния (β1 и β2) уменьшается. Угол рассеяния β для средней точки центрального элемента будет иметь наибольшее значение. Этот угол принимается за угол рассеяния линзы и определяется для горизонтальной и вертикальной плоскостей по форму-

лам:

 

 

b

 

 

 

tgβГОР

=

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

(1.3)

 

 

 

 

h

 

tgβВЕРТ

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

где βгор — угол рассеяния для горизонтальной плоскости, град; βверт —угол рассеяния для вертикальной плоскости, град; f — фокусное расстояние линзы, мм;

b — ширина источника света, мм; h — высота источника света, мм.

Величина угла рассеяния увеличивается по мере увеличения размера тела накала источника света и уменьшения фокусного расстояния.

От величины углов βгор и βВерт зависят кривые светораспределения светооптической системы в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

От угла βгор будет зависеть длительность проблеска при использовании дисковых линз во вращающихся аппаратах и сектор видимости огня в горизонтальной плоскости для неподвижных дисковых линз, поэтому при выборе источника света необходимо учитывать угол рассеяния данной светооптической системы.

На практике различают еще и полезный угол рассеяния светооптической системы в пределах 0,1 максимальной силы света для огней ближнего действия и в пределах 0,5 максимальной силы света для огней дальнего действия.

На рис. 1.16 показан пример определения этих углов по кривой светораспределения светооптической системы с осевой силой света в 2000 кд.

Для этого на оси ординат находят точку, соответствующую 0, llmax (I = 200 кд) и 0,5 lmax(I = 1000

кд). Проведя линии NN и N’N’ параллельно оси абсцисс, NK и N'K' параллельно оси ординат, находят по точкам пересечения на оси абсцисс полезные углы рассеяния. Для рассматриваемого случая они бу-

дут равны 5°20' и 11o20'.

Дистанция оформления светового пучка

Дистанцией L оформления светового пучка (рис. 1.17) называется расстояние от линзы 1 до точки 2 пересечения ее оптической оси световым пучком, выходящим из крайнего оптического элемента, т. е. то расстояние, с которого наблюдателю, глаз которого находится на оптической оси, кажется светящейся вся оптика, участвующая в формировании светового пучка. На расстоянии меньше L наблюдателю представляется светящейся не вся оптика.

Дистанция оформления светового пучка маячной светооптической системы рассчитывается по

формуле

f

2tgα

(1.4)

L =

500b cosα

 

где L — дистанция оформления светового пучка, м; f — фокусное расстояние, мм;

b — ширина тела накала источника света, мм; α — половина угла охвата всей оптики.

При данном источнике света значение L будет больше у оптики с большим фокусным расстоянием. Значение L возрастает с уменьшением размера источника света.

Знание величины L имеет большое практическое значение, поскольку на расстояниях меньше L производить какие-либо фотометрические измерения нельзя, так как в этом случае происходит постепенное нарастание осевой силы света, вследствие увеличения светящейся поверхности при удалении от оптики до точки 2.

В точке 2, находящейся на дистанции оформления светового пучка, осевая сила света будет максимальной. При удалении от точки 2 по оптической оси сила света остается неизменной, если не учитывать потери на поглощение и рассеяние света атмосферой.

Дистанция оформления светового пучка для большинства светооптических систем колеблется в пределах нескольких метров. На практике все фотометрические измерения производятся на расстояниях в 5—10 раз больше дистанции оформления.

Расчет силы света маячных светооптических систем

Осевая сила света маячных светооптических систем зависит в конечном итоге от габаритной яркости источника света и площади свечения и может быть определена по формуле, именуемой в литературе формулой Манжена—Чиколева:

где I — сила света, кд;

I = KBS

(1.5)

К— коэффициент пропускания оптической системы; В — габаритная яркость источника света, кд/м2;

S — площадь свечения оптической системы, м2.

В зависимости от вида маячной линзы величина S будет принимать соответствующие значения. Для дисковой линзы с расстояния, равного дистанции оформления светового пучка в направлении оптической оси, видна светящейся вся линза, площадь которой

S = πd4 2

поэтому формула (1.5) примет вид

I = KB

πd 2

(1.6)

4

 

 

где d — диаметр линзы, м.

Для цилиндрической линзы с расстояния, равного дистанции оформления светового пучка в направлении одной из оптических осей линзы, видна светящаяся полоса на линзе, высота которой равна обычно высоте Н линзы, а ширина ее в средней части линзы равна ширине b тела накала источника света в данном направлении.

Таким образом, в этом случае формула (1.5) примет вид

I = KBHb

(1.7)

Для отражателя в формуле (1.5) необходимо вместо коэффициента пропускания линзы К поста-

вить коэффициент отражения r, тогда

(1.8)

I = rBS

где S — кажущаяся светящаяся поверхность отражателя, м2.

 

Сила света, рассчитанная по приведенным формулам, может отличаться от величины, полученной при фотометрировании, приблизительно на 10%. Это объясняется тем, что данные габаритной яркости ламп, приводимые в справочниках, соответствуют обычно средним значениям и, как правило, не совпадают с габаритной яркостью используемой лампы; значение коэффициента пропускания линзы является приближенным, и в процессе расчета не учитываются такие моменты, как неточность фокусировки лампы и степень заполнения каустики линзы.

Фокусировка источника света в маячных светооптических системах

Источник света должен быть установлен в маячную оптическую систему таким образом, чтобы ось светового пучка, выходящего из линзы, была направлена к видимому горизонту, т. е. световой пучок должен быть немного наклонен вниз (рис. 1.18). С этой целью центр тела накала источника света устанавливается немного выше фокуса оптической системы. Величина подъема источника света над фокусом, а следовательно, и угла наклона светового пучка γ, зависит от высоты маяка над уровнем моря.

Взависимости от формы и размеров маячных светооптических систем существует ряд методов фокусировки в них источников света. Фокусировка по горизонту производится в светооптических системах кругового и направленного действия.

Глаз наблюдателя 1 располагается снаружи оптической системы 2 на высоте ее оптической оси

F1F2 (рис. 1,19, а). Источник света перемещается до тех пор, пока середина тела накала окажется на линии горизонта, а центр тела накала 5 совпадет с серединой основания изображения 3 наблюдаемого предмета 4, находящегося у горизонта.

Вкачестве предмета наблюдения может быть использовано судно, маяк или другая приметная точка, находящаяся на горизонте.

Эта схема применяется как для дисковых, так и для цилиндрических линз.

Для проверки совпадения источника света с изображением предмета глаз наблюдателя смещается относительно оптической оси. Если в процессе перемещения глаза (рис. 1.19, б) изображение 3 предмета 4, наблюдаемого через линзу 2, будет оставаться неподвижным относительно тела накала 5, то фокусировка выполнена правильно, т. е. тело накала и наблюдаемое изображение 3 находится в фокусе линзы. Если с перемещением глаза будет перемещаться и наблюдаемое изображение 3 относительно тела накала лампы, то лампу нужно приближать к изображению до тех пор, пока не будет достигнута неподвижность изображения.

При проверке фокусировки по горизонту особое внимание должно быть обращено на горизонтальное положение площадки, на которой установлена светооптическая система, чтобы фокальная плоскость ее была параллельна плоскости видимого горизонта.

Фокусировка по экрану производится обычно в условиях мастерской. Этим способом фокусируются источники света в светооптических системах кругового и направленного действия.

В аппаратах кругового действия световой пучок цилиндрической линзы проектируют на экран (рис. 1.19, в) и получают на нем горизонтально расположенную светлую полосу АВСД.

На экране проводят горизонтальную линию 00 на уровне оптических осей данной линзы. Линия должна делить светлую полосу на две равные части. В случае, если эти части не равны, источник света перемещают в вертикальном направлении в сторону более широкой части до момента их уравнивания. В этом случае считают, что источник света отфокусирован по высоте. Для проверки его фокусировки в горизонтальном направлении поворачивают светооптическую систему вокруг вертикальной оси. Если во время вращения светлая полоса не будет меняться по ширине, то это значит, что источник света установлен верно. В случае изменения ширины светлой полосы в процессе вращения светооптической системы замечают, какая сторона оптической системы вызывает расширение. От этой стороны линзы отодвигают источник света до тех пор, пока изменение светлой полосы по ширине при повороте светооптической системы не прекратится.

Для фокусировки источника света в светооптических системах направленного действия на расстоянии 5—7 м от фокусируемой дисковой линзы устанавливается экран, плоскость которого должна быть перпендикулярна оптической оси линзы. На экране проводится окружность с центром в точке пересечения плоскости экрана с оптической осью линзы, радиус которой рассчитывается по формуле

r = l

b

(1.9)

2 f

 

 

где г — радиус окружности на экране, мм; l — расстояние от линзы до экрана, мм;

b — ширина тела накала источника света, мм; f — фокусное расстояние линзы, мм.

Перемещением источника света по вертикали и линзы в горловине фонаря центр светового пятна совмещают с центром окружности, а само световое пятно с окружностью на экране.

Отражатель устанавливается также по экрану. На экране на фоне светового пятна будет видно прямое и отраженное изображение тела накала или пламени горелки. Перемещением отражателя оба изображения совмещают.

Для фокусировки по наблюдению светового столба включается источник света и с расстояния 5— 10 м наблюдается световой столб. Глаз наблюдателя должен находиться на уровне оптической оси аппарата. При положении тела накала выше фокуса линзы яркость нижней части столба будет больше, чем яркость верхней части столба, и наоборот. Перемещением источника света по вертикали добиваются такого положения, при котором яркость светового столба будет одинакова по всей высоте линзы.

При фокусировке с использованием вспомогательного источника света с параллельным пучком лучей на горелке проблескового аппарата закрепляется небольшой экран. Плоскость экрана должна быть перпендикулярна оптической оси дисковой линзы. На экран наносится контур пламени горелки. На линзу фокусируемого светооптического аппарата направляется параллельный пучок лучей от вспомогательного источника света так, чтобы лучи после преломления собрались на экране в виде светового пятна. Перемещением горелки добиваются совмещения светового пятна со средней частью контура пламени горелки. Перемещением линзы в горловине фонаря добиваются изображения на экране светового пятна, максимального по яркости и минимального по размеру. В качестве вспомогательного источника света используют светооптические аппараты направленного действия.

При фокусировке источников света в электрических светооптических аппаратах следует добиваться более высокой точности установки тела накала в фокусе линзы, так как размеры тела накала значительно меньше ацетиленового пламени.

Характер маячных огней

Для отличия и удобства опознания маячных огней им придается различный характер. Характер — отличительная особенность огня, позволяющая опознать его по соотношению света и темноты, например, постоянный, проблесковый, группо-проблесковый, затмевающийся и т. п. (рис. 1.20). Количест-

T = t +t1

венное выражение длительности проблеска и темноты в течение одного периода называется характеристикой огня.

Способы создания основных типовых характеров маячных огней рассматриваются ниже. Постоянный огонь—непрерывный, ровный, одноцветный свет (рис. 1,20, а). Осуществляется све-

тооптической системой, состоящей из неподвижной линзы и источника света при постоянном режиме горения.

Проблесковый огонь —- одинарные проблески через равные промежутки времени, причем длительность проблеска меньше длительности затмения (рис. 1.20, б).

Осуществить проблесковый характер огня можно:

- проблесковым режимом горения источника света при неподвижной оптической системе; - вращением оптической системы, состоящей из одной или нескольких симметрично расположен-

ных дисковых линз вокруг вертикальной оси, проходящей через фокус светооптической системы при постоянном режиме горения источника света.

Проблесковый характер огня используется очень часто, благодаря простоте осуществления и возможности создания различных сочетаний проблесков и темноты в периоде и самой длительности периода. Периодом огня Т называется промежуток времени, после которого наблюдаемое чередование проблесков и затмений повторяется в той же последовательности. В течение периода проблескового огня имеет место

- один проблеск и одно затмение, т. е.

(1.10)

где Т — период огня, с;

t — продолжительность проблеска, с; t1 — продолжительность затмения, с.

Для вращающихся оптических систем с проблесковым характером огня период Т определяется из

соотношения

 

T =

T1

(1.11)

n

 

 

где T1 — длительность одного полного оборота маячной оптической системы, с; п—-число линз.

Для уверенного опознания и удобства пользования продолжительность проблеска маячных огней с учетом конструктивных особенностей проблесковых аппаратов и свойств ламп накаливания принимается:

для электрических огней — не менее 0,5 с;

для ацетиленовых — не менее 0,3 с.

Ваппаратах с вращающейся оптикой продолжительность проблесков определяется техническими данными аппарата и скоростью его вращения. Такие аппараты, как правило, создают группо-пробле- сковые характеристики с тремя и двумя проблесками.

Группо-проблесковый огонь — периодически повторяющиеся группы проблесков. Продолжительность затмения между проблесками должна быть короче продолжительности затмения между группами проблесков. В течение одного периода имеет место не менее двух проблесков (рис. 1.20, в).

Осуществить группо-проблесковый характер огня можно:

группо-проблесковым режимом горения источника света в неподвижной оптической системе;

вращением оптической системы, состоящей из одной или нескольких групп дисковых линз, вокруг вертикальной оси, проходящей через фокус светооптической системы, при постоянном режиме горения источника света.

Затмевающийся огонь — постоянный огонь, прерываемый через равные промежутки времени одинарным затмением, длительность которого меньше или равна длительности света (рис. 1.20, г). Осуществить данный характер огня можно затмевающимся режимом горения источника света в неподвижной оптической системе.

Г руппо-затмевающийся огонь — постоянный огонь, прерываемый через равные промежутки времени группой из двух или более затмений (рис. 1.20, д). Осуществить этот характер огня можно группозатмевающимся режимом горения источника света при неподвижной линзе.

Втечение одного периода имеет место не менее двух затмений. При этом длительность света между отдельными затмениями значительно меньше, чем между группами.

Постоянный огонь с проблесками или группой проблесков — постоянный огонь с одинарными проблесками или группой из двух и более проблесков через равные промежутки времени (рис. 1.20, е). Осуществить этот характер огня можно вращением средней диоптрической части светооптической системы, состоящей из дисковых линз, при неподвижных верхней и нижней катодиоптрических частях, оформленных в виде цилиндрической линзы, и непрерывном горении источника света. Появление проблесков не прерывает постоянного огня.

§ 1.5. МАЯЧНЫЕ СВЕТОФИЛЬТРЫ

Для получения цветовых характеристик огней зрительных средств навигационного оборудования, позволяющих отличать один объект СНО от другого, используются светофильтры, они представляют собой среды, обладающие различной прозрачностью для излучений с различными длинами волн. Поэтому с помощью светофильтров может быть достигнуто избирательное пропускание лучистого потока, излучаемого каким-либо источником.

Проходя светофильтр, излучение источника может изменить свой спектральный состав. В большинстве случаев источник света является источником смешанных потоков лучистой энергии, состоящих из нескольких, а часто из многих монохроматических (одноцветных) излучений. Излучения с длинами волн примерно от 380 до 780 нм при одновременном действии воспринимаются глазом как белый цвет. Примером такого сплошного и практически равномерного излучения на всем видимом участке спектра является дневной рассеянный свет неба. Излучения ультрафиолетовые с длиной волны менее

380 нм и инфракрасные с длиной волны более 780 нм не вызывают зрительного ощущения (1 нм = 1 • 10-9 м).

Существуют различные способы выделения из смешанного монохроматического потока лучистой

энергии строго определенной длины волны, однако наиболее удобным способом является применение светофильтров.

Поглощающие (абсорбционные) стеклянные светофильтры относятся к группе светофильтров, характеризуемых избирательным поглощением. Избирательное поглощение таких светофильтров основано на способности входящих в их состав красителей поглощать световые лучи одних длин волн и пропускать лучи других длин волн.

Под коэффициентом пропускания светофильтра Кс понимают общий визуальный коэффициент пропускания, т. е. отношение прошедшего через светофильтр светового потока к падающему или, что то же самое, долю прошедшего через светофильтр светового потока.

Общий визуальный коэффициент пропускания Кс светофильтра вычисляется по формуле

KC =

I

 

(1.12)

I0

 

где I0 — сила света светового потока, падающего на светофильтр;

 

I — сила света светового потока, прошедшего через светофильтр.

Основные технические данные маячных светофильтров

Вмаячных светооптических системах используются светофильтры из стекла марок, приведенных

втабл. 1.2.

Марка стекла обозначается двумя буквами и цифрой. Первая буква обозначает цвет (синий, зеленый, оранжевый, красный), вторая буква характеризует материал — стекло, цифра обозначает порядковый номер стекла по каталогу. Чем выше порядковый номер, тем темнее стекло при одном и том же цветовом тоне.

При использовании светофильтров крайне важно знать общий визуальный коэффициент пропускания Кс, значения которого для светофильтров толщиной 3 мм при использовании электрических ламп накаливания и ацетиленовых горелок приведены также в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Светофильтр

Марка

Длина

Коэффициент пропускания, Кс

 

стекла

волны,

 

 

 

 

нм

электролампа

ацетиленовая

 

 

 

накаливания

горелка

Синий

СС-8

460—480

0,009

0,008

Зеленый

ЗС-3

515—545

0,136

0,124

Оранжевый

ОС-5

585—595

0,305

0,326

Красный

КС-2

615 и

0,235

0,246

 

 

выше

 

 

Из цветного стекла изготавливаются цилиндрические и плоские светофильтры (последние — в виде прямоугольников, дисков и секторов).

Выбор светофильтров

При выборе и установке светофильтра следует прежде всего учитывать его коэффициент пропускания Кс, цветовой порог чувствительности глаза, а также чистоту цвета излучения, проходящего через светофильтр.

По чистоте цвета (около 100%) и цветовому порогу чувствительности глаза наилучшим является красный светофильтр из стекла марки КС-2. Коэффициент пропускания этого светофильтра также достаточно высок. Указанный светофильтр выгоден еще и потому, что красный свет (длинноволновая часть видимого спектра) в меньшей степени подвержен рассеянию при прохождении через атмосферу, чем свет с меньшими длинами волн.

По мере увеличения дальности видимости маячного огня его световой пучок, проходя все большую толщу атмосферы, рассеивает коротковолновую часть пучка, в результате чего по мере увеличения расстояния, с которого наблюдается огонь, цветовой тон его как бы смещается в сторону больших длин волн.

Для красного светофильтра смещение цветового тона в сторону больших длин волн только улучшает цвет красного светового пучка.

Зеленый светофильтр по своим качествам (коэффициенту пропускания, чистоте цвета и цветовому порогу) несколько ниже красного, но также широко используется на практике.

Оранжевый светофильтр применяется главным образом в светооптических аппаратах буев, ограждающих кабели и обозначающих якорные и карантинные стоянки. На знаках оранжевый светофильтр применяется сравнительно редко, а на маяках не используется вообще, так как этот цвет огня является менее характерным и опознается труднее.

Синие светофильтры применяются только в исключительных случаях, так как по коэффициенту пропускания, чистоте цвета (около 50%) и цветовому порогу чувствительности глаза эти фильтры являются наименее выгодными. Эти светофильтры применяются иногда при оборудовании портовых огней с малой дальностью видимости (1—2 мили).

Расчет силы света цветного огня

При использовании светофильтра сила света светооптической системы Iц находится из выражения

I Ц = KC I

 

(1.13)

 

 

где Iц — сила света светооптической системы, кд;

 

 

Kz —коэффициент пропускания светофильтра;

 

 

I — сила света белого огня, кд.

 

 

Для дисковой линзы на основании формулы (1.6) можно записать

(1.14)

IЦ = KK C B πd

2

 

 

 

4

 

 

Для цилиндрической линзы на основании формулы (1.7) можно записать

(1.15)

I Ц = KK C BHb

 

Методы определения коэффициента пропускания светофильтра

Визуальный метод

Ориентировочно значение коэффициента Кс пропускания светофильтра может быть определено визуально при помощи специального набора цветных стекол, который состоит из стеклянных колец и пластинок разного цвета и различного коэффициента пропускания. На каждом кольце и пластинке наклеены цифры, показывающие значение коэффициента пропускания (в %) для данного стекла с ацетиленовым источником света. Кроме того, в таблице, приложенной к набору, указаны значения коэффициента пропускания каждого стекла с лампой накаливания определенной мощности.

Коэффициент пропускания светофильтра определяется следующим образом: испытуемый цилиндрический или плоский светофильтр сравнивается с кольцом или пластинкой из набора на фоне белой бумаги. К испытуемому светофильтру подбирается такое стекло из набора, которое соответствует ему по цвету. Коэффициент пропускания, указанный на подобранном таким образом стекле из набора, может быть принят приближенно равным искомому коэффициенту пропускания испытуемого светофильтра. При определении коэффициента пропускания цилиндрические светофильтры сравниваются с кольцами, а плоские — с пластинками. Для светофильтра необходимо принимать значение коэффициента пропускания подобранного кольца или пластинки из набора, соответствующее данному источнику света.

Объективный метод

Коэффициент пропускания светофильтра, как плоского, так и цилиндрического, может быть с достаточной точностью определен при помощи селенового фотоэлемента с коррекционным светофильтром и гальванометра. Такие фотоэлементы обладают спектральной чувствительностью, близкой к спектральной чувствительности глаза.

При определении коэффициента пропускания необходимо пользоваться источником света с цветовой температурой, близкой к цветовой температуре того источника, с которым будет применяться светофильтр.

Сущность метода заключается в следующем. Перед источником ставят фотоэлемент и отмечают отклонение N стрелки гальванометра. Затем, не меняя расстояния между источником света и фотоэле-

ментом, последний закрывают испытуемым светофильтром и также отмечают отклонение стрелки гальванометра. При определении коэффициента пропускания цилиндрических светофильтров испытуемым светофильтром прикрывается источник света.

Коэффициент пропускания светофильтра (цветного стекла) Кс определяется по формуле

KC =

N1

(1.16)

N

 

 

 

Удобно устанавливать фотоэлемент на таком расстоянии от источника света, при котором стрелка гальванометра отклоняется на 100 делений, т. е. N = 100. Тогда после прикрытия источника света светофильтром значение Nt показания гальванометра будет соответствовать коэффициенту пропускания испытуемого светофильтра (в %').

При значительных размерах листа цветного стекла и неодинаковой его толщине значение Кс определяется в нескольких местах листа и за окончательное значение Кс берется среднее из полученных.

Уход за светофильтрами

Поверхность стеклянных светофильтров, как и всей оптической системы, должна содержаться в чистоте — она не должна иметь пятен краски, грязи, налетов копоти и царапин. Ежедневно на обслуживаемых маяках и знаках цветные стекла протираются с внутренней и наружной сторон чистой мягкой ветошью. Если при протирке сухой ветошью грязные налеты не снимаются, следует ветошь смочить спиртом, смешанным наполовину с водой, и очистить стекла от грязи.

Во избежание обмерзания светофильтров в зимнее время их смазывают глицерином. Два раза в год светофильтры протирают плавленным отмученным мелом (см. § 2.2).

Светофильтры, установленные на светящих буях и автоматически действующих навигационных знаках, необходимо периодически осматривать, протирать мягкой сухой ветошью, затем ветошью, смоченной спиртом, разбавленным наполовину с водой, и поврежденные заменять новыми.

§ 1.6. МАЯЧНЫЕ СВЕТООПТИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

Маячный светооптический аппарат состоит из светооптической системы с пьедесталом оптики, механизма ее вращения или проблескового аппарата для создания заданной характеристики огня, лампоменятеля и конструкций, защищающих аппарат от гидрометеорологических факторов.

Маячные светооптические аппараты в зависимости от рода источника подразделяются на электрические (ЭМ и ЭМС) и ацетиленовые (AM и АМС), кроме того, они делятся на аппараты кругового (ЭМ и AM) и направленного (ЭМС и АМС) действия.

Особое место в серии выпускаемых отечественной промышленностью маячных светооптических аппаратов занимают маячные электрические светооптические аппараты типа ЭМВ-930, ЭМВ-3, ЭМН500 и АСА-500, предназначенные для установки на маяках с большой дальностью действия (до 25—35 миль).

Маячные электрические светооптические аппараты ЭМВ-930 и ЭМВ-3

Маячные электрические светооптические аппараты ЭМВ-930 (рис. 1.21) и ЭВМ-3 устанавливаются в фонарном сооружении маячной башни и являются стационарными световыми ориентирами для обеспечения определения места кораблей в темное время суток.

Шифр аппаратов означает: ЭМВ — электрический маяк вращающийся, 930 — диаметр маячных линз в мм (ЭМВ-930); 3 — число проблесков в группе (ЭМВ-3).

В состав комплекта электромаячного аппарата входит: оптическая система, механизм вращения, лампоменятель, тумба и щиты управления.

Оптическая система аппарата состоит из дисковых линз, которые перераспределяют световой поток маячной лампы, помещенной в фокусе оптической системы, по горизонту отдельными световыми пучками, располагающимися под углом друг к другу.

Оптическая система аппарата ЭМВ-930 включает четыре дисковые линзы (рис. 1.22). Оптические оси попарно расположенных линз образуют в горизонтальной плоскости угол 45°. Каждая из четырех линз состоит из пяти диоптрических и шести катодиоптрических кольцевых элементов, собранных в металлической оправе.

Таким образом создаются четыре расходящихся световых пучка, которые при вращении оптиче-

ской системы вокруг постоянно работающего источника света обеспечивают группо-проблесковый характер маячного огня с двумя проблесками в группе.

Оптика характеризуется следующими параметрами: осевая сила света с лампой ММ 110-1000 2 000 000 кд, фокусное расстояние 300 мм, угол излучения в горизонтальной плоскости 4°, в вертикальной плоскости 2,5°.

Оптическая система аппарата ЭМВ-3 состоит из шести дисковых линз — двух центральных и четырех боковых (рис. 1.23). Каждая линза собрана из трех диоптрических, четырнадцати (в центральной линзе) и одиннадцати (в боковой линзе) катодиоптрических элементов. Линзы установлены так, что между оптической осью центральной линзы и оптическими осями боковых линз образуются в горизонтальной плоскости углы по 36°.

Таким образом создаются шесть световых пучков, которые при вращении оптической системы вокруг постоянно работающего источника света обеспечивают группо-проблесковый характер маячного огня с тремя проблесками в группе.

Оптика характеризуется следующими параметрами: осевая сила света с лампой ММ 110-1000 1000 000 кд для центральной линзы и 800 000 кд для боковой линзы, фокусное расстояние 250 мм, угол излучения в горизонтальной плоскости 5°, в вертикальной плоскости 4,5 .

Механизм вращения предназначен для вращения оптической системы и получения требуемой проблесковой характеристики огня маячного аппарата. Механизмы вращения электромаяков ЭМВ-930 и ЭМВ-3 одинаковы по своей конструкции и выполнены в виде отдельного узла, устанавливаемого на тумбе маяка.

Механизм вращения состоит из следующих основных частей: двух электродвигателей, редуктора, подшипникового узла, платформы и часового устройства.

Два электромотора мощностью 50 Вт типа СЛ-361, работающие поочередно, через редуктор, связанный с помощью карданового валика с подшипниковым узлом, обеспечивают вращение оптической системы ЭМВ-930 со скоростью 1, 2, 3, 4 и 5 об/мин, а ЭМВ-3 со скоростью 2, 3, 4, 6, 8 и 10 об/мин. Изменение скорости вращения оптической системы, устанавливаемой на платформе, крепящейся болтами к подшипниковому узлу, обеспечивается путем использования сменных шестерен, находящихся в запасе имущества и приборов. Тем самым создается требуемая характеристика маячного огня.

Часовой механизм при помощи микровыключателя через каждые 6—8 ч работы производит переключение электродвигателей, обеспечивая их поочередную работу и равномерный износ. При переключении электродвигателей изменяется направление вращения оптической системы, что обеспечивает надежное отсоединение неработающего электродвигателя от редуктора.

Лампоменятель предназначен для автоматической установки запасной лампы в фокусе оптической системы на место перегоревшей. Общий вид лампоменятеля, состоящего из корпуса 2, крышки 3, стойки 1, платы 4 с двумя патронами и механизма замены ламп показан на рис. 1.24.

Механизм замены ламп монтируется внутри корпуса на крышке лампоменятеля и включает цилиндр с плунжером, пружиной и цапфой; медленнодействующее реле, якорь которого служит стопором, препятствующим развороту платы с лампами; ртутный контактор с цепью питания запасной лампы при срабатывании лампоменятеля.

При работе основной лампы медленнодействующее реле обесточено, плунжерная пружина находится в сжатом состоянии, якорь реле удерживает плату с рабочей лампой, находящейся в фокусе, от разворота.

При перегорании рабочей лампы замыкается цепь питания медленнодействующего реле, якорь втягивается и освобождает плату. Плунжер под действием пружины перемещается в цилиндре и разворачивает находящуюся с ним в сцеплении шестерню цапфы, на которой закреплена плата с лампами. Плата разворачивается на 180° до упора и устанавливает запасную лампу в фокус оптической системы. В конце хода плунжера ртутный контактор замыкает цепь питания запасной лампы.

При движении плунжер сжимает воздух в цилиндре, перепуская его через отверстия в ниппеле из одной части цилиндра в другую. Этим снижается скорость поворота платы и предотвращается повреждение лампы в момент, когда кронштейн доходит до упора. Время срабатывания лампоменятеля около 2 с. Патроны лампоменятеля закреплены в цанговых зажимах, что дает возможность перемещать лампы при их установке в фокус оптической системы.

В качестве источника света в аппаратах используются морские маячные лампы накаливания типов

ММ110-1000, ММ 110-500. Наиболее эффективна лампа типа ММ 110-1000 мощностью 1000 Вт. Тумба предназначена для установки оптической системы аппарата в соответствии с высотой све-

тового центра фонарного сооружения. В зависимости от типа фонарного сооружения выпускаются четыре типа тумб с высотой 390, 650, 1200 и 1900 мм. Таким образом, благодаря применению различных типов тумб и наличию винтовых стоек обеспечивается установка высоты светового аппарата в пределах

1500— 3000 мм.

Щит управления обеспечивает управление работой аппарата. Щит управления ЩУ-1 монтируется в вахтенном помещении маяка, а щит ЩУ-2 устанавливается на передней стенке механизма вращения.

Маячный электрический светооптический аппарат ЭМН-500

Маячный электрический светооптический аппарат ЭМН-500 (рис. 1.25) так же, как и аппараты ЭМВ-930 и ЭМВ-3, устанавливается в фонарном сооружении маячной башни и является стационарным световым ориентиром для обеспечения определения места кораблей в темное время суток.

Шифр аппарата ЭМН-500 означает: ЭМН — электрический маяк невращающийся, 500 — внутренний диаметр оптической системы в мм.

Основное отличие аппарата ЭМН-500 от аппаратов ЭМВ-930 и ЭМВ-3 заключается в конструкции оптических систем и отсутствии у него механизма вращения.

Оптическая система собрана из кольцевых оптических элементов; центральная часть системы состоит из пяти диоптрических элементов, верхняя часть из восьми и нижняя из семи катодиоптрических элементов (рис. 1.26). Все три части оптики отцентрированы между собой и жестко скреплены на винтах металлическими кольцами и тягами.

Световой поток маячной лампы, падающий на диоптрические и катодиоптрические элементы оптической системы вследствие преломления и полного внутреннего отражения, сосредотачивается в узкий световой пояс, направленный к горизонту, создавая постоянный характер огня. Проблесковая характеристика осуществляется включением в цепь лампы проблескового аппарата типа МЭПА-75 с или МЭПА-50.

Оптика характеризуется следующими параметрами: осевая сила света постоянного белого огня с лампой ММ 110-1000 около 70 000 кд, фокусное расстояние 250 мм, угол охвата линзы в вертикальной плоскости 157,5°, угол излучения в горизонтальной плоскости 360°, угол излучения в вертикальной

плоскости с лампой ММ 110-1000 для 0,1 осевой силы света 4,3°.

Маячный электрический автоматический светооптический аппарат АСА-500

Автоматический светооптический аппарат типа АСА-500, блок-схема которого показана на рис. 1.27, относится к группе электрических маячных невращающихся светооптических аппаратов кругового действия и предназначен для установки на автоматически действующих маяках и навигационных знаках, имеющих верхнюю площадку не менее 2000 х 2000 мм.

Максимальная оптическая дальность видимости белого огня при коэффициенте прозрачности атмосферы τ =0,8 на милю составляет 25 миль; характеристика огня постоянная или любая проблесковая (группо-проблесковая или затмевающаяся) с общим периодом огня до 20 с.

Устройства автоматики обеспечивают включение источника света при уменьшении окружающей освещенности до 200 ± 50 лк и выключение его при увеличении освещенности до 300 ±50 лк.

Питание аппарата осуществляется от сети постоянного тока с раздельным питанием источника света напряжением 110—-160 В и цепей управления в пределах 12—18 В или от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц через специальный блок питания.

Габариты аппарата: высота 2300 мм, ширина 1940 мм, масса 525 кг. В состав аппарата (рис. 1,28, а, б) входят:

-цилиндрическая оптическая система 1 диаметром 500 мм с диоптрическими и катодиоптрическими элементами;

-лампоменятель 2 ЛМ6 110-1000 шестипозиционный для ламп накаливания мощностью до 1000 Вт; конструкцией предусмотрено наличие в нем 5 резервных ламп, которые не экранируют световой поток, находящийся в фокусе оптики основной лампы в пределах угла охвата оптической системы благодаря тому, что баллоны ламп, расположенные по периметру верхней части лампоменятеля, опущены вниз;

-блок автоматики БАРС 3 обеспечивает стабилизацию режима работы источника света, формирование характеристики огня и другие функции автоматизации и управления аппаратом; конструкция предполагает возможность установки его в случае эксплуатационной необходимости вне аппарата, например, в типовом павильоне навигационного знака; блок состоит из шести съемных кассет электронных узлов: КСН — кассеты стабилизации напряжения, предназначенной для питания цепей автоматики напряжением постоянного тока 8—9 В; схема стабилизатора, напряжения - имеет автоматическую защиту от короткого замыкания и перегрузки, КСВ — кассеты светового выключателя, предназначенной для переключения исполнительного устрой-

ства по, сигналам фотоэлектрического датчика, а также по сигналам дистанционного и телемеханического управления маяком,

КГХ — кассеты генератора характеристики, предназначенной для формирования проблесковых, затмевающихся и группо-проблесковых навигационных характеристик огня в пределах периода до 20 с, КУЛ — кассеты управления лампоменятелем, предназначенной для включения электрического привода механизма лампоменятеля по сигналу фотоэлектрического датчика, контролирующего световой поток маячной лампы и выключение его, когда очередная резервная лампа займет место в фокусе оптической системы вместо перегоревшей лампы, КВК — кассеты выходного каскада, предназначенной для управления работой тиристорного ключа, ус-

тановленного в цепи маячной лампы; схема обеспечивает стабилизацию напряжения, подводимого к маячной лампе, на уровне 110 В при изменении напряжения питающей сети постоянного тока в преде-

лах 120—160 В,

КС — кассеты сигнализации, предназначенной для выдачи сигналов о состоянии АСА-500 с помощью сигнальных ламп, а также для сочленения в случае необходимости с системой телесигнализации, телеуправления и телеконтроля;

-блок питания БПСМ 220-1000 4 обеспечивает подключение аппарата к сети переменного тока и раздельное питание лампы и цепей управления;

-защитный фонарь 5, предназначен для установки аппарата на объектах, не имеющих фонарных сооружений; при профилактических работах (чистке оптики, замене перегоревших ламп) фонарь опускается вручную с помощью съемной рукоятки;

-тумба 6 прямоугольной формы, служит для размещения внутри нее блока питания и автоматики и установки оптической системы; сверху; с обеих сторон тумба имеет съемные дверцы для доступа к аппа-

ратуре и производства различных регулировок.

Принцип действия аппарата показан на функциональной схеме (рис. 1.29).

Действие маяка начинается автоматически, как только он будет подключен к источнику электроэнергии. Световое излучение источника света 4 с характеристикой огня, формируемой блоком 12, воспринимается фотоэлектрическим датчиком 5 и в виде электрических сигналов синхронно с работой источника света передается одновременно в блок дистанционного управления 6 для контроля работы маяка и на элемент ИЛИ-НЕ 9 для блокировки привода механизма смены источника света — блока 10.

Стабилизация напряжения источника света 4 осуществляется с помощью широтно-импульсного модулятора 1, вход которого соединен с источником опорного напряжения 13. Сигналы широтноимпульсного модулятора / по двум каналам передаются к усилителю мощности 3, через который к источнику света 4 подводится ток. Канал выключающих импульсов (сигналов) соединен непосредственно со входом усилителя мощности 3, а канал включающих сигналов — через элемент ЗАПРЕТ 2, у которого имеется несколько входов. Появление сигнала на одном из этих входов обеспечивает выключение усилителя мощности 3, а следовательно, и источника света 4.

Таким образом, манипуляция работой источника света 4 осуществляется суммарно от нескольких управляющих блоков (кодового устройства 12 и исполнительного устройства 11). Сигналы командных устройств (блоков 12 и 11) подводятся одновременно к элементу ЗАПРЕТ 2 и к элементу ИЛИ-НЕ 9, обеспечивая непрерывную и надежную блокировку блока 10.

Если необходимо, чтобы аппарат работал при постоянном горении источника света, кодовое устройство 12 отключается с помощью переключателя, установленного на лицевой стороне блока управления. Этим же переключателем можно установить различные диапазоны регулировки проблесковых и группо-проблесковых характеристик.

Исполнительное устройство 11, принимая сигналы от устройства включения 8, осуществляет ввод в действие аппарата, как автоматически от светового выключателя 7, чувствительный элемент которого (фоторезистор) установлен в специальном окне над дверцей тумбы аппарата, так и дистанционно (телемеханически) от блока дистанционного управления 6.

Устройство включения 8 выполнено по двухстабильной схеме, на вход которой могут поступать импульсные сигналы от светового выключателя 7 и блока дистанционного управления 6. Таким образом

обеспечивается независимое дублирование управления, которое в сочетании с контролем работы аппарата, обеспечивает высокую вероятность бесперебойного действия маяка или навигационного огня.

При выходе из строя источника света 4 во время работы маяка, когда сигналы фотоэлектрического датчика 5 на входе элемента ИЛИ-НЕ 9. будут отсутствовать, а блокирующие сигналы командными устройствами 12 и 11 еще не выданы, элемент ИЛИ-НЕ выдаст сигнал на включение привода механизма смены источника света 10, который начнет работать. При этом вступает в действие обратная связь механизма смены ламп, по которой одновременно на вход элемента ИЛИ-НЕ 9 и исполнительного блока 11 подается сигнал, обеспечивающий снятие сигнала, включающего привод механизма смены ламп и блокировку дистанционных команд на включение маяка. В результате этого смена лампы и коммутация ее цепи происходит при отключенном электропитании (усилитель мощности 3 выключен). При окончании автоматической смены лампы блок 10 автоматически выключается, снимая при этом сигналы обратной связи с исполнительного блока 11 и элемента ИЛИ-НЕ 9.

Световое излучение новой лампы вновь воспринимается фотоэлектрическим датчиком 5 и схема автоматической смены лампы приводится в исходное состояние до выхода из строя очередной лампы. При введении в действие последней (шестой) лампы механизм смены лампы выключается с помощью концевого микровыключателя, а в блок дистанционного управления 6 выдается аварийный сигнал, предупреждая обслуживающий персонал о необходимости пополнения запаса резервных ламп.

Маячные светооптические аппараты типа AM, АМС, ЭМ и ЭМС

Как указывалось выше, в зависимости от рода источника света маячные светооптические аппараты подразделяются на ацетиленовые (AM и АМС) и электрические (ЭМ и ЭМС). Кроме того, они делятся на аппараты кругового (AM и ЭМ) и направленного (АМС и ЭМС) действия.

Аппараты кругового действия (круговые) (рис. 1.30) распределяют световой поток равномерно по всему горизонту и обеспечивают его видимость со всех направлений. Они используются для оборудования береговых навигационных знаков и буев. К этим аппаратам относятся:

- ацетиленовые АМ-75, АМ-100, АМ-140, АМ-200, АМ-300 и АМ-500; - электрические ЭМ-100, ЭМ-140, ЭМ-200, ЭМ-300, ЭМ-500.

Аппараты направленного действия (створные) (рис. 1.31) направляют световой поток в пределах сравнительно узкого сектора и используются для оборудования створных знаков. К этим аппаратам относятся: ацетиленовые АМС-120, АМС-210 и АМС-350; электрические ЗМС-120, ЭМС-210 и ЭМС-350. Буквы в шифре обозначают тип светооптического аппарата, а цифры — диаметр линзы.

Ацетиленовые аппараты

Ацетиленовый светооптический аппарат независимо от его типа состоит из фонаря, линзы и проблескового аппарата. В качестве источника света, обеспечивающего автоматическую работу огня в соответствии с требуемой характеристикой используются проблесковые аппараты: АП-75к, АП-20к, УАП, САП-Д и САП-П, устройство которых рассматривается в § 1.7.

Фонарь светооптического аппарата кругового действия состоит из трех основных частей: основания, корпуса и открывающейся крышки с вентиляционной системой.

Основание фонаря представляет собой цилиндр с приливами в виде опорных ножек, служащих для крепления фонаря к площадке знака или буя. В центре основания есть специальное отверстие, закрытое пробкой, с водосливными каналами для стока конденсата. В боковой стенке основания установлен газоввод, соединенный с трубопроводом высокого давления. Для доступа внутрь фонаря в основании имеется люк с брызгозащитной крышкой.

Корпус фонаря кругового действия представляет собой сборную конструкцию, состоящую из нижней и верхней частей, которые соединяются между собой при помощи съемных литых наклонных стоек. Между стойками вставляются восемь штормовых стекол трапециевидной формы. В некоторых аппаратах, например, в аппарате АМ-100, роль защитных штормовых стекол выполняет цельнопрессованная линза.

Вентиляционная система предназначена для обеспечения притока воздуха в фонарь к горелке в необходимом для нормального горения ацетилена количестве. При этом воздух должен подаваться внутрь фонаря ровным спокойным потоком, чтобы независимо от силы ветра не погасить пламя горелки и огонек воспламенителя. Вентиляционная система представляет собой устройство, которое, изменяя направление поступающего воздушного потока, успокаивает его порывы и очищает от механических частиц. Путь воздуха в вентиляционной системе и внутри фонаря кругового действия показан на рис. 1.32. Такой путь воздуха, обеспечивая нормальное горение ацетилена, препятствует отпотеванию штормовых стекол и их обмерзанию в холодное время.

Вентиляционная система фонаря кругового действия монтируется на литой открывающейся крышке, шарнирно связанной с верхней частью корпуса фонаря.

Фонарь створного светооптического аппарата отличается от кругового конструкцией корпуса, имеющего переднюю и заднюю дверцы. В переднюю дверцу вставляется круглое, плоское штормовое стекло. При использовании светофильтра последнее устанавливается в специальной пружинной оправе между штормовым стеклом и линзой. Задняя дверца обеспечивает доступ внутрь фонаря для регулировки проблескового аппарата. На задней дверце размещается сферический металлический отражатель, образующий в сочетании с дисковой линзой оптическую систему створного аппарата. Отражатель увеличивает суммарную силу света на выходе из аппарата в среднем на 10—15%.

Для фокусировки линзу можно перемещать вдоль ее оптической оси, что осуществляется двумя регулировочными винтами. Для ориентировки светового пучка по заданному направлению на корпусе створного фонаря имеется визирное устройство, состоящее из двух рамок. Вентиляционная система створного фонаря крепится на крышке корпуса, которая, в отличие от круговых фонарей, не открывается.

Основные светотехнические данные ацетиленовых аппаратов кругового и направленного действия приведены в табл. 1.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.3

 

Тип

 

Литраж горел-

 

 

Средняя осевая сила

 

Дальность видимости постоянно-

 

 

светооптического

 

ки, л/ч

 

 

света белого постоян-

 

 

 

аппарата

 

 

 

 

ного огня, кд

 

го огня при τ = 0,8 на милю, мили

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

белого

красного

зеленого

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

3

 

4

5

6

 

 

АМ-75

10

 

25

 

3,9

1,5

0,7

 

 

АМ-100

10

 

30

 

4,1

1,7

0,8

 

 

 

 

16

 

65

 

5,4

2,3

1,1

 

 

AM-140

10

 

40

 

4,5

1,9

0,9

 

 

 

 

15

 

65

 

5,4

2,3

1,1

 

 

 

 

20

 

95

 

6,0

2,6

1,3

 

М-200

15

85

5,8

2,5

1,2

 

20

105

6,2

2,8

1,3

 

25

135

6,6

3,0

1,5

 

30

165

7,0

3,3

1,6

 

45

215

7,6

3,6

1,8

АМ-300

25

180

7,2

3,4

1,7

 

30

230

7,7

3,6

1,9

 

45

300

8,3

4,0

2,1

 

60

355

8,7

4,3

2,2

АМ-500

25

255

7,9

3,9

2,0

 

45

405

9,0

4,5

2,3

 

60

430

9,0

4,7

2,4

 

125

1010

11,1

6,0

3,4

АМС-120

10

250

6,1

3,8

2,0

 

15

280

6,0

4,0

2,1

АМС-210

15

1050

9,0

6,1

3,4

 

20

1680

10,1

7,0

4,1

 

25

1840

10,4

7,1

4,2

АМС-350

20

2490

11,1

7,6

4,6

 

25

3220

11,7

8,3

5,0

 

30

3690

12,0

8,6

5,2

Электрические аппараты

Электрический светооптический аппарат состоит из фонаря, линзы и источника света. Конструкция основных узлов электрических фонарей кругового и направленного действия аналогична конструкции соответствующих узлов ацетиленовых фонарей. Различие заключается в том, что вентиляционная система электрического фонаря, в котором - не требуется интенсивного воздухообмена, значительно упрощена и уменьшена в размерах по сравнению с вентиляционной системой ацетиленового фонаря. Кроме того, в основании электрического фонаря вместо газоввода и газопровода устанавливается штепсельная муфта с кабелем питания.

Источником света в электрическом фонаре является электрический проблесковый аппарат типа БЭПА-2 с морскими маячными лампами типа ММ (см. § 1.7).

Значительная часть деталей электрических и ацетиленовых фонарей унифицирована, что обеспечивает их взаимозаменяемость. При необходимости фонарь ацетиленового светооптического аппарата может быть переоборудован для использования его в качестве электрического.

Основные светотехнические данные электрических светооптических аппаратов кругового и направленного действия приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4

 

Тип свето-

 

Тип

Средняя осевая

Дальность видимости постоянного

 

оптического ап-

 

сила белого по-

огня при т = 0,8 на милю, мили

 

 

лампы

стоянного огня,

 

парата

 

 

 

 

 

 

 

кд

 

 

 

 

 

 

 

белого

красного

зеленого

 

 

 

 

 

1

 

2

3

4

5

6

 

ЭМ-100

 

ММ 6-3

20

3,6

1,4

0,6

 

 

 

ММ 6-6

50

4,9

2,0

1,0

 

 

 

ММ 12-12

110

6,3

2,8

1,4

 

ЭМ-140

 

ММ 6-3

40

4,5

1,9

0,9

 

 

 

ММ 6-6

70

5,5

2,4

1,1

 

 

 

ММ 12-12

150

6,9

3,1

1,6

 

 

 

ММ 12-18

200

7,5

3,5

1,8

 

 

 

ММ 12-23

300

8,3

4,0

2,2

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 1.4

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

 

6

 

ЭМ-200

ММ 12-12

160

7,0

3,2

 

1,6

 

 

ММ 12-18

260

8,0

3,8

 

2,1

 

 

ММ 12-23

340

8,5

4,2

 

2,3

 

ЭМ-300

ММ 12-18

420

9,0

4,5

 

2,5

 

 

ММ 12-23

550

9,6

4,9

 

2,8

 

 

ММ 32-50

1200

11,5

6,3

 

3,7

 

 

ММ 32-100

2600

13,5

7,8

 

4,8

 

 

ММ 32-250

5000

15,4

9,2

 

5,9

 

ЭМ-500

ММ 32-250

8900

17,0

10,6

 

7,0

 

 

ММ 110-500

15600

18,7

12,0 1

 

8,1

 

 

ММ 110-1000

25000

20,1

3,2

 

9,2

 

 

ММ 220-300

7300

16,5

10,2

 

6,6

 

 

ММ 220-500

11000

17,6

11,1

 

7,4

 

ЭМС-120

ММ 6-6

2190

10,6

7,5

 

4,5

 

 

ММ 12-12

2500

11,0

7,8

 

4,7

 

 

ММ 12-18

4500

12,5

9,0

 

5,7

 

 

ММ 12-23

6500

13,5

9,9

 

6,4

 

ЭМС-210

ММ 12-12

18000

16,4

12,4

 

8,5

 

 

ММ 12-18

29000

17,8

13,7

 

9,5

 

 

ММ 12-23

52500

19,6

15,2

 

11,0

 

ЭМС-350

ММ 32-50

54000

19,7

15,4

 

11,0

 

 

ММ 32-100

93500

21,3

17,0

 

12,4

 

 

ММ 32-250

185600

23,5

19,0

 

14.2

 

 

ММ 32-300

130000

22,5

18,0

 

13,2

 

 

ММ 110-500

190000

23,7

19,1

 

14,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание. Дальность видимости огней створных светооптических аппаратов показана по осевой силе света. Для определения дальности видимости на границах секторов осевую силу света следует уменьшить в два раза..

§ 1.7. АВТОМАТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА И ПРИБОРЫ МАЯЧНЫХ СВЕТООПТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Автоматические устройства и приборы нашли широкое применение в маячных светооптических аппаратах, обеспечивая высокую надежность и экономичность работы средств навигационного оборудования.

Высокий уровень автоматизации современных зрительных СНО позволил значительно сократить численность обслуживающего личного состава и создать наиболее благоприятные условия для эксплуатации техники. Это обстоятельство имеет особо важное значение для объектов СНО, расположенных в отдаленных и затрудненных для обслуживания районах и на островах.

Современный уровень автоматизации средств навигационного оборудования позволил провести широкий комплекс работ по внедрению телемеханического управления маяками.

Ацетиленовые проблесковые аппараты

Ацетиленовые проблесковые аппараты используются в светооптических аппаратах кругового и направленного действия для обеспечения автоматической работы источника света с заданной характеристикой.

Ацетиленовый проблесковый аппарат состоит из: регулятора давления, прерывателя (проблесковой части аппарата), воспламенителя (сторожевого огонька) и горелки.

Принцип действия ацетиленовых проблесковых аппаратов состоит в том, что ацетилен из газового баллона поступает в камеру регулятора давления, в которой давление газа снижается и практически

поддерживается постоянным независимо от изменения давления в баллоне. Из регулятора давления газ поступает в камеру прерывателя, откуда определенными порциями через заранее установленные промежутки времени выходит к горелке. При выходе из горелки газ зажигается непрерывно горящим воспламенителем, питающимся от регулятора давления, и создает проблеск заданной длительности.

Рассмотрим работу отдельных узлов проблескового аппарата, заметив при этом, что в зависимости от типа аппарата конструкция их может иметь некоторые свои особенности.

Регулятор давления (рис. 1.33) предназначается для снижения и регулировки давления газа, поступающего из ацетиленового баллона, где он находится под давлением 18—1,5 кгс/см2.

Снижение давления газа, идущего из баллона, до величины его постоянного рабочего давления, равного 500 мм вод. ст., достигается за счет создания сопротивления (препятствия) движению газа перед входом в камеру регулятора давления и резкого увеличения объема газа после поступления в эту камеру.

На пути газа, идущего из баллона, установлен фильтр 3, затрудняющий его движение. Далее через входной штуцер 20 газ поступает в камеру регулятора давления, где давление его резко уменьшается пропорционально значительному увеличению его объема. По мере заполнения камеры ацетиленом давление его на мембрану 6 увеличивается и, когда оно превысит суммарную силу упругости пружин 7, 15 -и 19, направленной вниз, газ, наполняющий камеру, приподнимет кожаную мембрану 6. При этом угловой рычаг 14, длинное плечо которого связано с ушком мембраны, перемещается относительно опорных центров 12. Короткое плечо углового рычага нажимает на стержень 17, выполняющий роль клапана. Стержень своим торцом закрывает входной штуцер, и поступление ацетилена в камеру регулятора давления прекращается.

Величина давления ацетилена внутри камеры регулятора давления зависит от силы упругости пружин, а также от устанавливаемого зазора между торцом стержня и входным штуцером.

Выход ацетилена из камеры регулятора давления осуществляется по двум газопроводам низкого давления. Один из них предназначен для подачи ацетилена к прерывателю, другой к воспламенителю. При выходе ацетилена из камеры регулятора давления мембрана под действием силы упругости пружин опускается вниз, в результате чего стержень 17 открывает входной штуцер и камера регулятора снова начинает заполняться ацетиленом. Таким образом установленное давление ацетилена в камере регулятора поддерживается постоянным. Контроль установленной величины давления производится по водяному манометру, а также по форме и размерам пламени горелки.

Прерыватель (рис. 1.34), представляющий собой проблесковую часть аппарата, предназначается для обеспечения работы ацетиленового пламени в соответствии с заданной характеристикой. В процессе работы прерывателя через установленные промежутки времени в горелку подаются порции ацетилена. При выходе из горелки ацетилен поджигается непрерывно горящим огоньком воспламенителя.

Из регулятора давления по трубке газ направляется к фильтру 3, который сжимается регулировоч-

ным винтом 6. Скорость прохождения газа через фильтр 3 зависит от положения, регулировочного винта 6.

Пройдя через фильтр 3, газ по соплу направляется в камеру прерывателя. Заполнив камеру, газ давит на кожаную мембрану 24 и прогибает ее вниз. При этом газ преодолевает сопротивление пружины 20, давящей на ушко 23, которое опускается вместе с мембраной. Рычаг 25, укрепленный подвижно между опорными центрами, под действием этого усилия отрывается от выходного сопла и прижимается к

входному соплу, открывая при этом выход газа в горелку и закрывая вход газа в камеру прерывателя. Под действием пружины 20, приподнимающей мембрану и уменьшающей объем камеры, газ устремляется по выходному соплу в горелку 11. По мере выхода газа в горелку и подъема мембраны 24 с помощью рычага 25 выходное сопло закрывается, а входное сопло открывается. При этом вход газа оказывается открытым, а выход его к горелке закрытым.

Рычаг 25, оба сопла и магнитное основание 22 составляют замкнутую магнитную цепь клапанапрерывателя. Поэтому как выход газа в горелку, так и поступление газа в камеру прерывателя по мере изменения положения рычага прекращается мгновенно благодаря магнитному притяжению. Это обеспечивает необходимую четкость начала и конца проблеска.

Поступление газа в камеру прерывателя регулируется регулировочным винтом 6, а давление газа в прерывателе — изменением нажима пружины 20, расположенной под мембраной 24.

Продолжительность затмений зависит от времени заполнения камеры прерывателя ацетиленом и регулируется винтом 6 (винтом Т — темнота).

При ввинчивании винта 6 замедляется поступление ацетилена в камеру прерывателя. Продолжительность затмения при этом увеличивается. При вывинчивании этого винта продолжительность затмения уменьшается.

Продолжительность проблеска регулируется путем изменения зазора между концом регулировочного рычага 18 и торцом регулировочного винта 17 (винта С — свет). При вывинчивании винта С свободный ход мембраны и продолжительность проблеска увеличивается, а при ввинчивании соответственно уменьшается.

Воспламенитель 12 предназначается для воспламенения непрерывно горящим слабым огнем выходящего из газовых отверстий горелки ацетилена. Газ в воспламенитель поступает непрерывно из камеры регулятора давления.

Горелка 11 предназначается для смешивания ацетилена с воздухом и направления газовых струй перпендикулярно одна другой. Из рожков горелки ацетилен выходит двумя тонкими струями, пересекающимися друг с другом под углом 90°. Через боковые отверстия на рожках горелки засасывается воздух, который хорошо смешивается с ацетиленом. Окончательное смешение ацетилена с воздухом для полного сгорания происходит при столкновении струй над центром горелки. Подожженный ацетилен дает яркое пламя.

Ацетиленовые синхронные проблесковые аппараты

Для обеспечения синхронной работы ацетиленовых источников света на створных знаках используются аппараты САП-Д и САП-П, отличающиеся от остальных аппаратов дополнительными узлами, обеспечивающими одновременность действия створных огней.

Синхронные аппараты используются парами. Один из них САП-Д является ведущим, а другой САП-П — ведомым. Ведущий аппарат снабжается специальным датчиком, смонтированным на стойке прерывателя под горелкой, а ведомый — электромагнитным клапаном-повторителем, смонтированным на стойке горелки по пути ацетилена от прерывателя к горелке. Датчик и повторитель соединяются между собой двухжильным электрическим кабелем и питаются от комплекта батарей типа БНС МВД-500 напряжением 9 В.

Датчик предназначен для периодического размыкания и замыкания цепи питания повторителя в соответствии с характеристикой огня ведущего аппарата. Принципиальная схема работы датчика и повторителя показана на рис. 1.35. В момент проблеска на ведущем аппарате ацетилен, идущий от прерывателя на горелку, проходит по каналу внутри корпуса датчика. Мембрана датчика прогибается, преодолевая силу упругости спиральной пружины, и при помощи стержня разъединяет контактные кольца, что вызывает разрыв цепи питания повторителя. В промежутках между проблесками ведущего аппарата ацетилен через датчик не поступает, мембрана под действием спиральной пружины занимает исходное положение и контакты кольца замыкаются. Таким образом, цепь питания повторителя в момент проблеска ведущего аппарата размыкается, а во время затмения замыкается.

Повторитель предназначен для подачи ацетилена на горелку ведомого аппарата синхронно с работой датчика. В корпусе повторителя размещена катушка электромагнитного клапана. При замкнутых контактных кольцах датчика на обмотку катушки подается постоянный ток от батареи питания. При этом якорь электромагнитного клапана перекрывает выход ацетилена на горелку ведомого аппарата. В обесточенном состоянии катушки электромагнитное поле исчезает, клапан открывается и освобождает проход ацетилену на горелку. Таким образом, совместная работа датчика и повторителя обеспечивает

синхронизацию действия ведущего и ведомого аппарата.

В случае повреждения электрической цепи или выхода из строя источников постоянного тока синхронизация действия створных огней нарушается, но ведомый аппарат продолжает работу.

Маячный электропроблесковый аппарат МЭПА-75

Проблесковый электрический маятниковый аппарат МЭПА-75 предназначен для управления огнем маяка по заданной характеристике. Шифр аппарата МЭПА-75 обозначает его сокращенное название: маятниковый электрический проблесковый аппарат с длительностью полупериода колебания маятника в сотых долях секунды.

Аппарат МЭПА-75 (рис. 1.36) состоит из кодового механизма 1, исполнительного реле 4, сигнального реле 3, электрического звонка 2, выпрямителя 5 и аккумуляторной батареи 6 на 24 В.

Принцип действия аппарата основан на преобразовании колебательного движения маятника во вращательное движение кодового диска.

Кодовый механизм (рис. 1.37) представляет собой электрические часы типа ЭПЧМ, в которых дополнительно установлены кодовый диск КД и контактная группа КГ.

Для приведения аппарата в действие необходимо подключить кодовый механизм к источнику постоянного тока, отвести маятник от положения равновесия влево настолько, чтобы гребенка 7 оказалась левее язычка 6, и отпустить маятник, который начнет совершать свободные колебания. Когда амплитуда колебаний маятника достаточно велика, гребенка маятника 7, встречав на своем пути язычок 6, отклоняет его и он легко соскальзывает с зубцов. Как только амплитуда колебаний маятника уменьшится до определенной величины, язычок 6 сможет проскочить только первый зубец гребенки; при обратном движении маятника задержанный между зубцами гребенки язычок приподнимает контакт Г и замкнет на короткий промежуток времени цепь питания электромагнита 10. Электромагнит возбудится и, притянув якорь 9, сообщит маятнику импульс силы. При приближении маятника к положению равновесия язычок

6 соскочит с гребенки 7 и цепь питания электромагнита разомкнётся.

Маятник, получив импульс силы, пройдет положение равновесия, отклонится вправо с большей амплитудой и будет продолжать свободные колебания до тех пор, пока амплитуда его колебаний не уменьшится до определенной величины; тогда язычок 6 вновь задержится в зубцах гребенки и описанный выше процесс повторится. Такое периодическое подталкивание маятника будет повторяться всякий раз, как только амплитуда его колебаний уменьшится до определенной величины, в результате чего будут поддерживаться его незатухающие колебания.

Маятник 8 при движении слева направо пальцем 1 поворачивает анкер вокруг оси О. Анкер, поворачиваясь, нижним плечом тянет собачку 3, которая скользит справа налево по зубьям храпового колеса 5. При обратном движении маятника анкер толкает собачку 3, которая, упираясь в зуб храпового колеса, поворачивает его. Собачка 4 предотвращает возможность обратного движения храпового колеса.

За одно полное колебание маятника храповое колесо получает движение слева направо на один зуб и ведет за собой кодовый диск КД, закрепленный на одной оси с храповым колесом. Кодовый диск совершает один оборот за две минуты.

При вращении кодового диска КД (см. рис. 1.36) его выступы нажимают на пружинный контакт КГ и цепь питания катушки реле 4 замыкается, а вырезы освобождают Контакт от нажатия, и цепь пита-

ния размыкается. При замыкании контакта КГ реле 4 срабатывает, включая источник света — маячную лампу; при размыкании контакта КГ реле выключает лампу.

Таким образом воспроизводится характеристика световых сигналов, соответствующих характеру контура кодового диска.

Вкаждый момент включения маячной лампы ток, питающий лампу, проходит по обмотке реле 3 и возбуждает его. Реле срабатывает и размыкает цепь питания аварийного звонка 2 или сигнальной лампочки.

Вслучае перегорания маячной лампы, предохранителя или наличия обрыва в цепи питания лампы при срабатывании реле 4 в обмотке реле 3 тока не будет; в результате реле 3 окажется не возбужденным, цепь аварийного звонка будет замкнута и звонок начнет работать, воспроизводя своим сигналом характеристику огня до тех пор, пока не будет устранена неисправность.

Наряду с кодовым диском, управляющим огнем маяка, в аппарате сохранен секундный диск часов, который нажимом кулачка на пружинные контакты периодически (один раз в минуту) замыкает цепь питания часов. Электрические часы предназначены для отсчета текущего времени.

Аппарат МЭПА-75 обеспечивает возможность работы маяков от сети переменного тока напряжением 220 В и от сети постоянного тока напряжением 110 В.

Поскольку аппаратура предназначена для работы в установках сильного тока, то при работе с ней обслуживающий персонал должен соблюдать правила техники безопасности, касающиеся установок сильного тока низкого напряжения.

Маячный электропроблесковый аппарат МЭПА-50

Маячный электропроблесковый аппарат МЭПА-50 предназначен для управления огнем маяка по заданной характеристике. Аппарат обеспечивает коммутацию цепи маячной лампы мощностью до 1000 Вт при напряжении постоянного тока 110 В.

Аппарат работает от однополярных секундных импульсов, подаваемых с электропервичных часов Пкл 3-24, представляющих собой маятниковые часы, в которых незатухающие колебания маятника поддерживаются с помощью электромагнита.

Принцип действия аппарата заключается в том, что каждый однополярный импульс, поступающий от первичных часов, длительностью 0,5 с с периодом следования 1 с, с помощью триггерных схем преобразуется в два разнополярных импульса с той же длительностью и периодом следования. Эти разнополярные импульсы управляют работой шагового двигателя, который приводит во вращение кодовый диск. Установленные на диске штифты замыкают контактную группу, которая управляет работой исполнительного реле, коммутирующего напряжение питания маячной лампы.

Кодовый диск аппарата имеет 120 отверстий. Вворачивая в определенном порядке штифты в отверстия диска, можно получить различные характеристики маячного огня с минимальной продолжительностью темноты и света (0,5 с) и с периодом, повторяющимся целое число раз во время одного оборота диска (60 с).

Схема аппарата МЭПА-50 в зависимости от освещенности может находиться в дежурном или в рабочем режимах. При уменьшении освещенности до 50—100 лк расположенный в аппарате световой выключатель переводит схему из дежурного режима в рабочий.

Питание аппарата МЭПА-50 осуществляется от источника постоянного тока напряжением 24 В.

Аппаратура типа «Проблеск»

Для автоматического управления работой мачных источников света и создания заданной характеристики проблесковых, группо-проблесковых и затмевающихся огней используется комплект аппаратуры типа «Проблеск» [17], включающий в себя: бесконтактный электропроблесковый аппарат БЭПА-2, блок мощности БМ-1 или БМ-2, блок створного огня (БСО) и выпрямитель (ВСП).

В различных сочетаниях указанная аппаратура может быть установлена на маяках, знаках и буях. Вся аппаратура имеет водозащищенную конструкцию, рассчитанную на надежную работу при температуре окружающей среды от —30 до +50° С, относительной влажности до 98% при температуре +40° С, чем обеспечивается ее эксплуатация на обслуживаемых и периодически обслуживаемых объектах средств навигационного оборудования.

Электропроблесковый аппарат БЭПА-2

Бесконтактный электропроблесковый аппарат БЭПА-2, создающий заданные характеристики огня, выпускается в двух вариантах питания— на 6 или 12 В постоянного тока.

Спомощью блока светового датчика с двумя фоторезисторами аппарат автоматически включается

снаступлением темного времени суток и выключается на светлое время. Также обеспечивается включение лампоменятеля при перегорании действующей маячной лампы и его выключение в момент установки резервной лампы в рабочее положение.

Возможна синхронная работа двух аппаратов с различными характеристиками при равных периодах огней.

Аппарат создает заданные характеристики огня с периодом 0,5—8 с и минимальной длительностью света 0,25—0,5 с для БЭПА-2 (6В); с периодом 1 —16 с и минимальной длительностью света 0,5— 1 с для БЭПА-2 (12В). Масса проблескового аппарата 7 кг.

Принцип работы бесконтактного электропроблескового аппарата основан на позиционно-времен- ном распределении импульсов тактового генератора.

Функциональная схема аппарата БЭПА-2 показана на рис. 1.38. Формирование выходной характеристики огня происходит следующим образом. Импульсы генератора тактового ГТ, поступающие на вход триггерного счетчика распределительной схемы Р, распределяются по времени диодным дешифратором названной схемы на все его выходы в последовательной очередности. Из этих импульсов коммутаторами «Свет» и «Период» набирается необходимая выходная характеристика аппарата. Период характеристики формируется благодаря воздействию импульса, выбранного коммутатором «Период», на распределительную схему Р. Сигналы, соответствующие выходной характеристике, по которой управляется маячная лампа Л, снимаются с выхода коммутатора «Свет» и поступают на усилитель-стабили- затор УС. Блок УС осуществляет усиление входных сигналов, управление включением лампы Л и стабилизацию напряжения на ней при изменении питающего напряжения аппарата на заданном уровне.

Блок управления лампоменятелем УЛ подает питание на катушку импульс-мотора М при перегорании лампы Л. При наличии на входе блока управления лампоменятелем УЛ сигнала от схемы совпадения И, благодаря управляющим импульсам от тактового генератора ГТ производится замена перегоревшей лампы резервной.

Лампоменятель JIM с маячной лампой Л и импульс-мотором (электромагнитом) М являются исполнительными элементами электропроблескового аппарата.

Блок светового реле СР включен в отрицательную цепь питания блоков распределительной схемы Р, схемы сброса СС и преобразователя напряжения смещения (на функциональной схеме не указан) и управляется светочувствительными элементами светового датчика СД. В светлое время суток световое реле СР отключает питание основной схемы, обеспечивая экономичное потребление аппаратом электроэнергии.

Синхронная работа двух проблесковых аппаратов, установленных на створных огнях, осуществляется через схему сброса СС. Каждый аппарат в этом случае может работать по своей проблесковой ха-

рактеристике, причем период работы одного аппарата синхронизируется с периодом работы другого аппарата.

Управление блоком створного огня БСО, состоящего из блоков УС, И и УЛ, осуществляется отрицательными сигналами, снимаемыми с блока УС.

Вместо лампоменятеля ЛМ могут подключаться блоки мощности БМ-1 или БМ-2, предназначенные для автоматического управления мощными маячными электрическими источниками света, питающимися переменным током напряжением 220 В (БМ-1) или постоянным током напряжением 110 В (БМ- 2). В этом случае схема управления лампоменятелем не участвует в работе.

Формирование характеристики огня осуществляется распределительной схемой Р, состоящей из четырех счетных триггеров и диодного дешифратора, схемы сброса СС и коммутаторов «Период» и «Свет».

Число выходов в дешифраторе зависит от количества триггеров

N = 2n

(1.17)

где N — номер выхода;

п — количество триггеров.

Следовательно, наличие четырех триггеров позволяет построить дешифратор на 16 выходов. Подключением соответствующих выходов дешифратора при помощи коммутатора «Свет» к выходной усилительной схеме можно получить любую характеристику в пределах объема дешифратора. При этом минимальная длительность импульса т определяется периодом тактового генератора ГТ и может устанавливаться в пределах от 0,25 до 0,5 с для БЭПА-2 (6 В) и от 0,5 до 1 с для БЭПА-2 (12 В).

Максимальный период распределительной схемы Tmax определяется выражением

Tmax =τN

(1.18)

и может составлять от 4 до 8 с для аппарата БЭПА-2 (6 В) или от 4 до 8 с для аппарата БЭПА-2 (12 В). Период огня Т меньше указанных максимальных значений формируется введением в распредели-

тельную схему обратной связи.

Выбранный коммутатором «Период» импульс задним фронтом через схему сброса приводит распределитель к началу характеристики.

При N = 2 и длительности проблеска, равной 0,25; 0,5; 1 с по формуле (1:18) получим период 0,5; 1; 2 с, т. е. минимальный период, формируемый схемой, может быть в данном случае только при N = 2.

Блок мощности БМ-1

Блок мощности БМ-1 представляет собой реле переменного тока, предназначенное для автоматического управления совместно с аппаратом БЭПА-2 мощными маячными электрическими источниками света, питающимися переменным током напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Он воспроизводит проблесковые и группо-проблесковые характеристики, заданные аппаратом БЭПА-2 (12 В) для создания определенной характеристики работы мощного маячного источника света.

Принцип работы блока мощности основан на бесконтактном управлении маячными лампами мощностью до 1000 Вт при помощи тиристорного переключателя переменного тока.

Блок мощности БМ-1 может устанавливаться как на обслуживаемых, так и на периодически обслуживаемых маяках и береговых знаках. Масса блока мощности БМ-1 около 18 кг.

Структурная схема применения блока мощности БМ-1 приведена на рис. 1.39.

Пройдя через выпрямитель с П-образным фильтром, преобразованный ток поступает в аппарат

БЭПА-2 (12 В) в виде постоянного тока напряжением 14 В, который приводит в действие указанный аппарат. Из БЭПА-2 ток в виде управляющих импульсов поступает в блок мощности БМ-1, регулируя подачу из блока мощности БМ-1 на маячный источник света переменного тока 220 В с характеристикой, которая выработана в БЭПА-2.

Блок мощности БМ-2

Блок мощности БМ-2 предназначается для автоматического управления совместно с аппаратом БЭПА-2 мощными маячными электрическими источниками света, питающимися постоянным током напряжением 110 В. По своему конструктивному выполнению блок мощности БМ-2 аналогичен БМ-1.

Структурная схема применения блока мощности БМ-2 показана на рис. 1.40. От источника постоянного тока напряжением ПО В ток поступает в блок мощности БМ-2. От другого источника в блок мощности БМ-2 и в аппарат БЭПА-2 (12 В) поступает постоянный ток напряжением 14 В.

Из БЭПА-2 ток в виде управляющих импульсов поступает в блок мощности БМ-2 и регулирует подачу на маячный источник света постоянного тока напряжением ПО В с такой характеристикой, которая выработана в БЭПА-2.

Блок створного огня

Блок створного огня (БСО) предназначается для управления включением маломощного створного источника света по характеристике, поступающей от электропроблескового аппарата БЭПА-2. БСО устанавливается на одном из створных знаков, при этом на другом створном знаке устанавливается бесконтактный электропроблесковый аппарат БЭПА-2, с которым он соединяется двухжильным кабелем с сопротивлением жил не более 1 кОм.

Функциональная схема блока створного огня состоит из усилителя-стабилизатора, схемы совпадения и блока управления лампоменятелем. Принцип работы блока створного огня аналогичен принципу работы проблескового аппарата БЭПА-2

При использовании на створах мощных источников света с питанием от сети напряжением 220 В переменного тока или ПО В постоянного тока применяется электропроблесковый аппарат БЭПА-2 с блоками мощности БМ-1 или БМ-2 соответственно. Структурные схемы для указанных двух вариантов комплектации аппаратуры приведены на рис. 1.41 и рис. 1.42.

Выпрямитель

Выпрямитель стабилизированный на полупроводниковых приборах (ВСП) предназначается для питания от сети переменного тока напряжением 220 В аппарата БЭПА-2 и блока створного огня с напряжением питания маячных ламп 6 и 12 В.

Схема стабилизатора является статичной системой авторегулирования, у которой выходное напряжение остается постоянной величиной.

Структурная схема применения выпрямителя ВСП показана на рис. 1.43. Выпрямитель питает стабилизированным напряжением постоянного тока 7 или 14 В аппарат БЭПА-2 и маячный источник света по заданной БЭПА-2 характеристике. Для питания источников света створных знаков в сеть переменного тока напряжением 220 В включают по одному выпрямителю для каждого светящего знака створа.

Типовые варианты применения аппаратуры типа «П р о б л е с к»

Некоторые, наиболее характерные варианты расстановки аппаратуры типа «Проблеск» на двух маяках, трех светящих знаках, образующих три створа, и на одном светящем буе показаны на рис. 1.44. Вариант 1. Аппаратура типа «Проблеск» размещена на двух маяках створа № 1. Маяки имеют мощные (до 1000 Вт) источники света. На обоих маяках поставлены блоки мощности БМ-1, работающие от сети переменного тока напряжением 220 В. На заднем маяке установлен бесконтактный электропроблесковый аппарат БЭПА-2 (12 В) со световым датчиком. Блоки мощности БМ-1 и аппарат БЭПА-2 (12 В) соединены кабелем, как показано на рис. 1.44.

Вэтом варианте створные источники света большой мощности будут действовать с одинаковой характеристикой.

Вариант 2. Аппаратурой типа «Проблеск» оборудованы два светящих знака створа № 2. Светящие знаки имеют источники света мощностью б Вт. На заднем светящем знаке установлены бесконтактный электропроблесковый аппарат БЭПА-2 (6 В) и выпрямитель стабилизированный на полупроводниковых приборах, питающий аппарат БЭПА-2 (6 В) от сети переменного тока напряжением 220 В. На переднем знаке установлен блок створного огня с номинальным выходным напряжением 6 В, питающийся от самостоятельного источника постоянного тока.

Если светящие знаки переоборудовать на источники света мощностью до 23 Вт, то на заднем знаке вместо аппарата БЭПА-2 (6 В) нужно будет установить аппарат БЭПА-2 (12 В), а на переднем знаке вместо блока БСО (6 В) блок БСО (12 В), а также потребуется установить выпрямитель стабилизированный на полупроводниковых приборах.

Вэтом варианте створные источники света также будут иметь одинаковую синхронную характеристику.

К аппарату БЭПА-2 и блоку створного огня подключаются лампоменятели и световые датчики. Вариант 3. На переднем светящем знаке створа № 3 установлен бесконтактный электропроблеско-

вый аппарат БЭПА-2 с питанием от автономного источника постоянного тока с подключенными лампоменятелем и световым датчиком. В качестве заднего створного знака створа № 3 использован задний светящий знак створа № 2 с его аппаратурой типа «Проблеск». Аппараты БЭПА-2 переднего и заднего светящих знаков створа № 3 соединены кабелем, как показано на рис. 1.44.

Вэтом варианте источники света светящих знаков створа № 3 могут иметь разные характеристики, но будут иметь одинаковый синхронизированный период.

Вариант 4. Аппаратура типа «Проблеск» — бесконтактный электропроблесковый аппарат БЭПА-

2, лампоменятель и световой датчик — размещена на светящем буе. Аппаратура работает от автономного источника постоянного тока, управляя заданной (проблесковой, группо-проблесковой или затмевающейся) характеристикой огня.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.