ИЗЛУЧАТЕЛЬ МАЯКА ЛАЗЕРНОГО

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно, к оптическим системам излучения и проецирования и может быть использована для маяков лазерной курсоглиссадной системы посадки воздушных судов.
Наиболее близким аналогом, сходным с заявляемой полезной моделью по совокупности существенных признаков, является лазерный маяк курсоглиссадной системы и лазерный излучатель по патенту на полезную модель RU №80158, МПК B64F 1/20, опубликованному 27.01.2009 г. Излучатель состоит из корпуса с, по крайней мере, двумя кюветами, со съемным миниблоком с корпусом в каждой кювете, стенками корпусов миниблоков по центральной оси излучателя образована полость заданного объема, в каждом миниблоке имеется, по крайней мере, один протяженный пенал с индивидуальным лазерным диодом в основании пенала и выходным коллиматором, размещенным в выходной части пенала, в основании и выходной части миниблока имеются соосные отверстия для крепления пенала после его предварительной юстировки. Но у лазерного излучателя происходит наложение соседних пятен облученности лазерных диодов друг на друга и образование зон перекрытия, в которых значение энергетической освещенности может превышать предельно допустимый уровень энергетической освещенности. Вынужденное уменьшение мощности излучения каждого лазерного диода с целью не достижения значений максимально возможных экспозиций в зонах перекрытия соседних пятен облученности, приводит к уменьшению дальности видимости экипажем воздушного судна пространственных лучей лазерных систем посадок воздушных судов.
Технический результат - обеспечение безопасной плотности излучения для обслуживающего персонала и пилотов и увеличение запаса времени с момента обнаружения пилотом пространственных лучей в прямой видимости до возможности ухода на дополнительный круг, либо принятия пилотом решения о возможности посадки и как результат: увеличение безопасности полетов.
Это достигается тем, что излучатель маяка лазерного, выполненный в виде конструктивного элемента, состоящего из совокупности лазерных модулей, в отличии от известного лазерные модули размещены равномерно по окружности и оснащены круглой пилообразной диафрагмой, при этом каждый лазерный модуль сориентирован большой осью пятна облучения осесимметрично в радиальном направлении и развернут в сторону от оси излучателя.
Кроме того, круглая пилообразная диафрагма может иметь форму пилы с частотой в три зубца высотой 8 мм на дуге длиной 10 мм, количество лазерных модулей излучателя N, значения углов расходимости излучения каждого лазерного модуля по большой и малой осям пятна облучения g1 и g2 (соответственно), радиуса окружности размещения центров лазерных модулей R, величины a и b, первой и второй сторон прямоугольной апертуры модуля маяка связаны с расстоянием L, на которой происходит касание пятен облученности, соотношениями:
a·b≥W/2,54,
1
2
1
2
2
a·b+2·L·(b·tang+a·tang)+4·L·tang·tang≥W/2,54,
;
где: W - мощность излучения модуля маяка в милливаттах;
a - первая сторона прямоугольной апертуры модуля маяка, в сантиметрах;
b - вторая сторона прямоугольной апертуры модуля маяка в сантиметрах;
L - расстояние, на котором происходит касание пятен облученности соседних модулей маяка;
g1 - угол расходимости по большой оси апертуры модуля;
g2 - угол расходимости по малой оси апертуры модуля;
N - количество лазерных модулей;
R - радиус окружности размещения центров лазерных модулей.
А лазерный модуль может быть развернут в сторону от оси излучателя на 1,5 угловую минуту в радиальном направлении.
Полезная модель поясняется фигурами 1 и 2.
На фигуре 1 представлена схема излучателя.
На фигуре 2 представлена схема взаимного расположения лазерных модулей излучателя.
Корпус 1 излучателя маяка лазерного (фиг. 1) выполнен в виде конструктивного элемента, в котором расположена совокупность лазерных модулей 2, размещенных равномерно по окружности, лазерные модули 2 сориентированы большой осью пятна облучения осесимметрично в радиальном направлении и развернуты в сторону от оси излучателя, а выходные торцы каждого лазерного модуля 2 оснащены круглыми пилообразными диафрагмами 3.
Круглые пилообразные диафрагмы 3 лазерных модулей 2 имеют форму пилы с частотой в три зубца на дуге длиной 10 мм высотой 8 мм и выполнены светопоглощающими.
Количество лазерных модулей N (N>2) с центрами, размещенных по окружности радиуса R, не может быть выбрано произвольно, так как должна быть обеспечена безопасность органов зрения наземного обслуживающего персонала и пилотов воздушных судов.
Исходя из требования, что уровень энергетической освещенности изначально не превышает на выходе и не должен превышать в зонах наложения соседних пятен облученности установленного предельного значения, согласно СанПиН 5804-91, получим следующую систему уравнений для определения указанных значений геометрии пятен (сторон прямоугольного пятна апертуры модуля маяка) a и b облученности, углов расходимости по большой и малой оси апертуры модуля g1 и g2 соответственно, расстояния L, на котором происходит касание пятен облученности соседних модулей маяка:
где: W - мощность излучения модуля маяка в милливаттах;
a
- первая сторона прямоугольной апертуры модуля маяка, в сантиметрах;
b - вторая сторона прямоугольной апертуры модуля маяка в сантиметрах;
L - расстояние, на котором происходит касание пятен облученности соседних модулей маяка;
g1 - угол расходимости по большой оси апертуры модуля;
g2 - угол расходимости по малой оси апертуры модуля;
N - количество лазерных модулей;
R - радиус окружности размещения центров лазерных модулей.
Из соотношения (1) определяются множество возможно допустимых значений мощности излучения модуля и соответствующих пар параметров апертуры a и b. Из соотношения (2) определяется значения углов расходимости по осям прямоугольника g1 и g2, являющихся соответствующими параметрам апертуры a и b при заданном значении расстояния L касания пятен облученности соседних модулей. Окончательный выбор сочетаний указанных величин определяет радиус R окружности размещения центров лазерных модулей и их количество N из требования выполнения равенства (3).
Как видно из решения системы (1-3), значение расходимости зависит от значения радиуса окружности R, на которой расположены центры лазерных модулей маяка, их количества N, значения величин сторон a и b прямоугольной апертуры модуля маяка, расстояния L, на котором происходит касание пятен облученности соседних модулей маяка.
Принцип работы излучателя заключается в следующем: лазерные модули 2 генерируют излучение, которое проходит через пилообразные диафрагмы 3 лазерных модулей 2, установленные с целью выравнивания на краях апертуры изначального неравномерной плотности мощности излучения лазерного модуля, и формируют пятно облученности, удовлетворяющее по всей своей площади требованиям установленного предельного значения, согласно СанПиН 5804-91.
Для лазерного маяка с шестью модулями, расположенными со своими центрами симметрии на окружности радиусом R=108 мм при размерах апертуры (a=60 мм и b=20 мм) и расстоянии L=250 м, на котором начинается наложение друг на друга пятен облученности, максимальные значения углов расходимости по большой и малой осям прямоугольника составили g1=3,1' и g2=1,4' соответственно для сферического фронта на резко ограничивающей апертуре.
Таким образом, обеспечивается безопасная плотность излучения для обслуживающего персонала и пилотов. Увеличивается запас времени с момента обнаружения пилотом пространственных лучей в прямой видимости до возможности ухода на дополнительный круг, либо принятия пилотом решения о возможности посадки.