СВЕТОВОЗВРАЩАТЕЛЬ ЛИНЕЙНОГО ПОЖАРНОГО ИЗВЕЩАТЕЛЯ

Полезная модель относится к системам пожарной и охранной сигнализации, а именно к обнаружению огня и дыма, пламени, запыленности, нарушений параметра и т.д. и может быть использовано для защиты объектов с протяженными зонами, высокими потолками, например, производственные помещения (цеха), ангары, склады, тоннели, спортивно-массовые комплексы и пр.
Общей проблемой контроля таких помещений является их протяженность, достигая порой 100 и более метров. В этих условиях традиционные точечные пожарные извещатели не всегда способны своевременно распознать опасную ситуацию.
В отличие от точечных дымовых извещателей, у которых имеется зависимость чувствительности от направления и скорости воздушных потоков, «цвета» дыма, любой линейный дымовой извещатель имеет идеальные аэродинамические характеристики, ввиду отсутствия дымовой камеры и защитной сетки. Он контролирует непосредственно оптическую плотность среды на всей протяженности луча, а не изменение уровня сигнала, отраженного от стенок дымовой камеры и от частиц дыма. Линейные извещатели, в отличие от точечных, одинаково хорошо реагируют и на "светлые" (текстиль, мебель) и на "черные" (кабель, резина, битум) дымы, что еще раз подтверждает высокую эффективность работы такой системы.
Кроме того, как известно, дым может "зависать" на определенной высоте, не достигая потолка. В отличие от точечных, линейные дымовые извещатели контролируют оптическую плотность среды не в точке установки, а в протяженной зоне, которая может достигать 100 м между передатчиком и приемником (рефлектором), также они могут контролировать не только прямую, но и наклонную дальность.
На эффективность линейного извещателя рассеивание дыма практически не оказывает влияния, поскольку одновременно увеличивается протяженность задымленной зоны, через которую проходит сигнал.
Если расстояние между приемопередатчиком и световозвращателем не превышает определенного расстояния, ориентировочно 50 м, или 70 м (определяется производителем), то достаточно использования одного световозвращателя из четырех блоков сравнительно небольших размеров(210*250*15) мм. При больших расстояниях необходимо увеличить в несколько раз площадь световозвращателя путем установки дополнительных световозвращателей. Ослабление сигнала, с учетом двойного прохождения контролируемой зоны, зависит от расстояния в 4-й степени. Соответственно, если в качестве исходного взять одиночный световозвращатель, обеспечивающий максимальное расстояние 50 м, то для увеличения расстояния, примерно до 70 м, потребуется увеличение площади световозвращателя в 4 раза, т.е. необходимо 4 исходных световозвращателя, а при увеличении еще в два раза до 100 м потребуется уже 16 световозвращателей! В зависимости от модели требуемое число световозвращателей может быть разным для различных расстояний, например, один или четыре, либо один, четыре или девять отражателей, см. 12281.html - отражатель 220 на 220, 100 м - 80 м.
Были экспериментально исследованы оптические свойства световозвращателей, широко применяемых линейных пожарных извещателей (фиг.1). При этом установлено, что угол рассеяния светового излучения от точечного бесконечно удаленного источника у этих световозвращателей составляет не менее 0,016 радиан, что соответствует величине отраженного пятна при удалении на 100 м около 1,6 метра.
Столь значительный угол рассеяния света обусловлен технологией изготовления таких световозвращателей, при которой основной вклад в погрешность геометрии уголкового световозвращателя вносит значительная деформация отражающей поверхности изделия из полимера при охлаждении и затвердевании после экструзии на литьевых машинах.
Можно представить, какая малая доля излучения при таких световозвращателях попадает в эффективный зрачок приемного канала с учетом существенной миниатюрности приемо-передающих устройств.
Известно, что большой ассортимент этих устройств применяется на транспорте и прежде всего - автомобильном. В этой области техники эти устройства традиционно называются катафотами. К катафотам, применяемым на автотранспорте и на элементах ограждения автодорог, предъявляются специфические требования. Особенность этих требований в том, что они предназначены для того, чтобы водители автомобилей получали визуальную информацию о наличии препятствий (ограждений, других транспортных средств, а также пешеходов) в темное время суток. При этом линейное расстояние между фарами автомобилей и глазами водителей больше метра, а иногда и двух метров. Это требует больших значений угла рассеяния катафотов, которые исключают целесообразность их применения для целей линейных пожарных извещателей.
Ближайшим аналогом заявляемого световозвращателя является «Зеркально-линзовый отражатель для электрооптического дальномера», см. Авторское Свидетельство №254799. Основными признаками названного устройства является наличие фокусирующей и отражающей поверхностей, причем последняя находится в фокусе первой.
Этот световозвращатель обладает весьма высокими оптическими характеристиками (угол рассеяния не более 0,000045 рад), которые соответствуют требованиям, предъявляемым к светодальномерной технике. Применительно к линейным пожарным извещателям такое устройство представляет собой определенную экзотику в виду габаритов и относительной конструктивной сложности.
Технической задачей полезной модели является уменьшение угла рассеивания по сравнению со всеми современными световозвращателями линейных пожарных извещателей, упрощение конструкции и как следствие более низкой стоимостью.
Для решения поставленной задачи предлагается световозвращатель линейного пожарного извещателя, рабочий элемент которого содержит линзу, состоящую из фокусирующего зеркала и отражательного элемента, отличающийся тем, что в нем применены два фокусирующих элемента: первый - преломляющий и второй отражательный фокусирующий элемент и один - отражательный элемент, который находится в фокусе первых двух, причем все названные элементы выполнены в виде одной оптической детали линзы, являющейся телом вращения, у которой вторая отражающая поверхность имеет наружное зеркальное покрытие на малом участке у вершины преломляющей поверхности, при этом преломляющая поверхность представляет собой эллипсоид, а отражающая - гиперболоид тел вращения.
На фиг.1 показано фото типичного современного световозвращателя, на фиг.2 - чертеж предлагаемого световозвращателя (конструкция в разрезе), на котором изображено:
1 - линза;
2 - оправа (держатель);
3 - основание для крепления;
А - преломляющая поверхность линзы в форме эллипсоида вращения;
Б - отражающая поверхность линзы в форме гиперболоида вращения;
В - ход лучей в линзе.
Конструктивно линза 1 закреплена в оправе 2, которая соединена с основанием 3 для крепления к стене или к другой поверхности, причем эллипсоидная сторона линзы является наружной, гиперболоидная - внутренней, а оптическая ось линзы совпадает с оптической осью приемника непосредственно извещателя.
Малый угол рассеяния обусловлен нулевым значением расчетной сферической аберрации (кружка рассеяния в фокусе) и технологией формообраования, основанной на использовании блочного полимера в холодном состоянии с токарной обработкой на станке с ЧПУ или методом копирования с последующей полировкой.
Экспериментальные исследования опытного образца показали, что угол рассеяния световозвращателя с линзой из полиметилметакрилата диаметром 42 мм составляет не более 0,0015 радиана. Следовательно, с учетом того, что полезная площадь зрачка такого световозвращателя составляет 0,13 от площади одного элемента известного и широко применяемого, он один может заменить по энергии отраженного светового потока не менее 16 традиционных отражателей (100*100) мм.