ПРОЖЕКТОРНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к светотехнике, в частности к устройствам, создающим модулированный направленный поток высокоинтенсивного некогерентного излучения оптического диапазона, эксплуатация которых осуществляется в условиях постоянного воздействия внешней агрессивной среды (пыль, повышенная влажность, соляной туман).
Известна прожекторная установка, которая предназначена для предотвращения несанкционированного проникновения в охраняемую зону путем воздействия световым излучением определенной структуры на органы зрения нарушителя (непосредственно или по оптическим каналам связи). Прожекторная установка содержит электрически связанные источник некогерентного оптического излучения и блок питания и токовой модуляции источника излучения по частоте [1].
Следует отметить, что условия эксплуатации прожекторной установки подобного типа требует с одной стороны увеличения удельной мощности источника излучения при одновременном максимально возможном уменьшении весо-габаритных показателей излучателя, а с другой - обеспечения его защиты от воздействия внешней среды, т.е. размещения источника излучения в герметичном корпусе и обеспечения его принудительного охлаждения. Кроме того, следует иметь в виду, что при достаточно высокой частоте модуляции излучения источника (свыше 2 кГц) нормальное функционирование установки возможно только при обеспечении достаточной крутизны фронтов импульсов токовой модуляции. Известно, что крутизна фронтов токовых импульсов существенно зависит от индуктивности всего разрядного контура, причем индуктивность коммуникационных кабелей может достигать 50% индуктивности всего разрядного контура и, следовательно, существенно влиять на выходные параметры установки.
Таким образом, для нормального функционирования прожекторной установки, выбранной в качестве прототипа, недопустимо размещение блока питания и модуляции внутри герметичного корпуса, в полости которого установлен источник некогерентного оптического излучения, а также использование достаточно длинных коммуникационных кабелей, соединяющих источник излучения и блок питания и токовой модуляции для размещения блока вне зоны агрессивного воздействия внешней среды. Действительно, размещение блока питания и токовой модуляции внутри герметичного корпуса, в котором размещен источник оптического излучения, приводит к увеличению весо-габаритных показателей излучателя прожекторной установки и увеличению тепловой нагрузки на составные элементы излучателя, размещенные в герметичном корпусе, а существенное удлинение коммуникационных кабелей приводит к невозможности обеспечения необходимой глубины модуляции излучения источника.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении эффективности функционирования прожекторной установки в условиях постоянного агрессивного воздействия внешней среды.
Как и прожекторная установка, выбранная в качестве прототипа, заявляемая прожекторная установка содержит электрически связанные источник некогерентного излучения и блок питания и токовой модуляции источника некогерентного оптического излучения по частоте. Но, в отличие от прототипа, у заявляемой прожекторной установки блок питания и токовой модуляции источника некогерентного оптического излучения по частоте снабжен герметичным корпусом, охватывающим блок с образованием зазора между внутренней поверхностью корпуса и наружными поверхностями элементов блока питания и токовой модуляции, и системой охлаждения внутрикорпусного пространства.
Такая конструкция обеспечивает возможность установки блока питания и токовой модуляции источника некогерентного оптического излучения вне герметичного корпуса излучателя, но в непосредственной близости от него (в зависимости от конструктивных особенностей поворотного устройства, предназначенного для пространственной ориентации излучателя), защиту блока питания и токовой модуляции от воздействия внешней среды и поддержания нормального теплового режима, необходимого для функционирования блока, внутри герметичного корпуса за счет теплообмена с окружающей средой.
В соответствии с предлагаемой конструкцией система охлаждения блока питания и токовой модуляции содержит рекуператор, поверхность теплообмена которого вынесена за пределы корпуса блока питания и токовой модуляции, и блок принудительной циркуляции воздуха в пределах внутреннего пространства между герметичным корпусом и блоком питания и токовой модуляции, причем рекуператор выполнен в виде принудительно воздухоохлаждаемого перекрест-неточного двухходового кожухотрубного теплообменника.
На фиг.1 приведено схематичное изображение варианта конкретного исполнения заявляемой прожекторной установки.
Прожекторная установка содержит источник некогерентного оптического излучения 1, в данном конкретном случае - короткодуговую ксеноновую лампу высокого давления, светопреобразующую оптическую систему 2, подключенный к лампе блок питания и токовой модуляции, который может быть представлен в виде совокупности двух блоков - питания 3 и токовой модуляции лампы по частоте 4 и блок управления 5. Блоки питания 3 и токовой модуляции лампы по частоте 4 заключены в герметичный корпус 6 и снабжены системой охлаждения в составе рекуператора, выполненного в виде двухходового кожухотрубного теплообменника 7 и двух вентиляторов, один из которых 8 размещен внутри полости герметичного корпуса 6, а другой 9 - снаружи.
Прожекторная установка работает следующим образом.
Работа установки в режиме токовой модуляции осуществляется при подаче на блоки питания 3 и токовой модуляции лампы по частоте 4 управляющего сигнала с блока управления 5. При этом структура разрядного тока через лампу 1 имеет импульсный характер и лампа 1 становится источником яркого мигающего света, структура которого определяется настройкой блока токовой модуляции 4 в соответствии с управляющим сигналом с блока управления 5. При достаточно
высоких частоте модуляции (2 кГц и выше) и амплитуде импульсов разрядного тока (до 400А) тепловая нагрузка на элементы блока 4 возрастает и по команде с блока управления 5 включаются вентиляторы 8 и 9. В полости герметичного корпуса 6 вентилятор 8 создает принудительную циркуляцию внутриобъемного воздуха 10. Воздух в полости корпуса 6 перемешивается и уменьшает температуру наиболее теплонапряженных элементов блока 4 за счет выравнивания температуры в среднем по объему корпуса 6. Из полости 6 горячий воздух поступает в рекуператор 7, охлаждается и вновь поступает в полость 6, после чего цикл повторяется.
Воздушно - воздушный рекуператор (охлаждаемая среда - воздух, охлаждающая - воздух, охлаждение осуществляется через теплопроницаемую стенку по стационарному теплообменному тракту) структурно представляет собой систему из большого количества (от нескольких сотен до нескольких тысяч) тонкостенных металлических трубок (0,2×0,2мм), внутри которых прогоняется нагретый воздух из полости корпуса 6. Наружная поверхность трубок (вне герметичного корпуса 6) обдувается, в данном конкретном случае, поперечным потоком 11, формируемым во внешней среде вентилятором 9. Поскольку температура внешней среды всегда ниже температуры воздуха в корпусе 6, то теплопередача осуществляется по направлению одноходового воздушного потока 11 и температура циркуляционного потока 10 уменьшается.
Предлагаемая система охлаждения позволяет обеспечивать температуру в полости герметичного корпуса 6 не выше 80° даже при самых неблагоприятных внешних условиях.
Промышленная применимость заявляемого решения подтверждается возможностью его многократного воспроизведения в процессе производственного изготовления в условиях серийного производства с использованием стандартного оборудования, современных технологий и комплектации.
Литература:
1. Свид. на ПМ №11299: F 21 M 1/00; 16.09.99 Бюл. №9.