АЭРОДРОМНОЕ СВЕТОВОЕ УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ)
AERODROME LIGHTING DEVICE (VERSIONS)

Область техники
Изобретение относится к светосигнальному оборудованию аэродромов, вертодромов, посадочных площадок авианесущих кораблей и предназначено для индикации в ночное время и в условиях ограниченной видимости оси и границ взлетно-посадочной полосы или рулевой дорожки, или для индикации зоны приземления, или для огней другого назначения, встраиваемых в поверхность. Кроме того, данное устройство может использоваться для индикации оси и границ автомагистралей.
Уровень техники
Известно устройство - углубленный огонь (патент РФ №2057274). Углубленный огонь содержит корпус с внутренней полостью, в которой расположены оптические элементы и, по крайней мере, одна лампа. Лампа подключена к средствам электропитания. На корпусе смонтирована крышка с по крайней мере, одним оптическим окном для выхода светового излучения и уплотненным отверстием для доступа внутрь корпуса. На цоколе лампы смонтировано средство для зацепления лампы со съемным протяженным держателем, вводимым в корпус только при замене лампы через выполненное в крышке соосно с лампой и патроном указанное отверстие для доступа внутрь корпуса. Отверстие выполнено с размерами, необходимыми и достаточными для размещения в нем выступающего из крышки огня держателя, и перекрывающимся этим держателем, а при эксплуатации перекрыто устанавливаемой через уплотнения съемной пробкой.
Недостатками известного технического решения являются большие массогабаритные характеристики, затрудняющие монтаж устройства в поверхность аэродрома; сложность конструкции огня, связанная с наличием электрических устройств, контактных элементов и дополнительных деталей внутри корпуса, необходимых для монтажа, крепления и замены лампы. Данное устройство имеет невысокую надежность, низкую технологичность и ремонтопригодность.
Наиболее близким техническим решением (прототип) является световое устройство, встраиваемое в поверхность (патент США №6155703). Световое устройство содержит углубленные в поверхность оптико-волоконный кабель и соединенную с ним вставку, состоящую из цилиндрического корпуса с внутренней полостью. В полости имеется, по меньшей мере, один канал с окном. Внутри полости расположено оптическое устройство, формирующее световой поток. Световой поток направлен при помощи встроенного зеркала с устройством регулировки его углового положения в сторону окна. Соединение оптико-волоконного кабеля со вставкой выполнено в нижней части корпуса, причем оптическая ось оптико-волоконного кабеля перпендикулярна поверхности взлетно-посадочной полосы.
Недостатками прототипа являются увеличенные габариты вставки из-за вертикального соединения оптико-волоконного кабеля с нижней частью корпуса и удлинения при этом оптического пути света внутри полости, что приводит к увеличению апертуры окна и габаритов устройства в сечении перпендикулярном оси светового потока. Кроме того, увеличенные габариты устройства повышают вероятность наезда на него колес шасси ЛА и силовые нагрузки, которые должна выдерживать вставка. Недостатком является также неудобство монтажа конструкции вставки во взлетно-посадочную полосу, за счет необходимости предварительного сверления кольцевого отверстия и последующего нетехиологичного удаления внутренней части материала (бетона) для получения цилиндрической полости, в которую монтируется световое устройство.
Целью предлагаемого изобретения является уменьшение габаритов и веса устройства и улучшение технологии монтажа в поверхность взлетно-посадочной полосы.
Поставленная цель достигается за счет того, что по первому варианту исполнения в аэродромном световом устройстве, содержащем корпус с надземной частью и подземной частью, оптико-волоконный кабель с входным торцом и выходным торцом, средство крепления, оптическое поворотное устройство, первое окно с первой входной поверхностью и первой выходной поверхностью, выходной торец закреплен в подземной части с обеспечением прохождения света из оптико-волоконного кабеля в оптическое поворотное устройство, выходной торец закреплен в подземной части посредством средства крепления, кроме того в устройстве выполнен первый канал с первой входной частью и первой выходной частью, оптическое поворотное устройство выполнено в виде первой поворотной призмы с первой входной гранью, дополнительной гранью, выполненной отражающей, и первой выходной гранью, причем первая поворотная призма установлена в подземной части, первый канал выполнен в корпусе с обеспечением выхода света от первой поворотной призмы через первую выходную грань из подземной части наружу устройства через надземную часть, первая входная часть расположена со стороны первой поворотной призмы, а первое окно установлено в первой выходной части, первое окно выполнено с обеспечением формирования заданной диаграммы направленности распределения света, в частном случае по крайней мере первая входная поверхность или первая выходная поверхность выполнена цилиндрической, в другом частном случае первая входная поверхность и первая выходная поверхность выполнены цилиндрическими с взаимно перпендикулярным положением осей, в другом частном случае по крайней мере на первой входной поверхности или на первой выходной поверхности выполнена дифракционная структура, в другом частном случае на первую входную грань, первую выходную грань, первую входную поверхность и первую выходную поверхность нанесены просветляющие покрытия, согласованные со спектром проходящего светового потока; по второму варианту исполнения в эродромном световом устройстве, содержащем корпус с надземной частью и подземной частью, оптико-волоконный кабель с входным торцом и выходным торцом, средство крепления, оптическое поворотное устройство, первое окно с первой входной поверхностью и первой выходной поверхностью, выходной торец закреплен в подземной части с обеспечением прохождения света из оптиковолоконного кабеля в оптическое поворотное устройство, выходной торец закреплен в подземной части посредством средства крепления, кроме того в устройстве выполнен первый канал с первой входной частью и первой выходной частью, второе окно со второй входной поверхностью и второй выходной поверхностью, причем в устройстве выполнен второй канал со второй входной частью и второй выходной частью, оптическое поворотное устройство выполнено в виде первой поворотной призмы с первой входной гранью, дополнительной гранью и первой выходной гранью и второй поворотной призмы со второй входной гранью, второй отражающей гранью и второй выходной гранью, причем первая поворотная призма и вторая поворотная призма установлены в подземной части, дополнительная грань выполнена с обеспечением отражения части спектра светового потока в сторону первой выходной грани и прохождения через дополнительную грань другой части спектра во вторую поворотную призму, первый канал выполнен в корпусе с обеспечением выхода света от первой поворотной призмы через первую выходную грань из подземной части наружу устройства через надземную часть, второй канал выполнен в корпусе с обеспечением выхода света от второй поворотной призмы через вторую выходную грань из подземной части наружу устройства через надземную часть, первая входная часть расположена со стороны первой поворотной призмы, а первое окно установлено в первой выходной части, вторая входная часть расположена со стороны второй поворотной призмы, а второе окно установлено во второй выходной части, первое окно и второе окно выполненыы с обеспечением формирования заданной диаграммы направленности распределения света, в частном случае по крайней мере первая входная поверхность или первая выходная поверхность и вторая входная поверхность или вторая выходная поверхность выполнены цилиндрическими, в другом частном случае первая входная поверхность и первая выходная поверхность выполнены цилиндрическими с взаимно перпендикулярным положением осей, вторая входная поверхность и вторая выходная поверхность выполнены цилиндрическими с взаимно перпендикулярным положением осей, в другом частном случае по крайней мере на первой входной поверхности или на первой выходной поверхности выполнена дифракционная структура, а также на второй входной поверхности или второй выходной поверхности выполнена дифракционная структура, в другом частном случае на первую входную грань, первую выходную грань, вторую входную грань, вторую выходную грань, первую входную поверхность, первую выходную поверхность, вторую входную поверхность и вторую выходную поверхность нанесены просветляющие покрытия, согласованные со спектром проходящего светового потока.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами (фиг.1-5), где на фиг 1 показан вид устройства сбоку с частичным разрезом, на фиг.2 показан вид спереди устройства, на фиг.3 показан вид сверху устройства с первым окном, на фиг.4 показано направление движения светового потока внутри первой поворотной призмы, на фиг.5 показано направление движения светового потока внутри первой поворотной призмы и второй поворотной призмы в случае их совместного использования.
Раскрытие изобретения
На чертеже обозначены: взлетно-посадочная полоса 1, первая выемка 2, первая выходная поверхность 3, первое окно 4, первая входная поверхность 5, первая выходная часть 6, первый канал 7, первая входная часть 8, оптическое поворотное устройство 9, надземная часть 10, подземная часть 11, корпус 12 наконечник 13, оптико-волоконный кабель 14, первая выходная грань 15, дополниьельная грань 16, первая входная грань 17, вторая отражающая грань 18, вторая входная грань 19, вторая выходная грань 20, вторая поворотная призма 21, первая поворотная призма 22.
По первому варианту исполнения основными элементами устройства являются корпус 12, оптико-волоконный кабель 14, оптическое поворотное устройство 9 и первое окно 4.
Корпус 12 выполнен с обеспечением возможности установки устройства, а также защиты внутренних частей устройства от внешнего воздействия. Корпус 12 выполнен состоящим из двух частей - подземной части 11 и надземной части 10.
Подземная часть 11 выполнена с обеспечением возможности установки устройства во взлетно-посадочную полосу 1. Подземная часть 11 выполнена в виде плоской пластины с толщиной значительно меньшей ее длины и высоты. Подземная часть 11 в частном случае выполнена в виде плоского монолитного цилиндрического сегмента (полукруга), т.е. в виде пластины ограниченной линейным краем и дугообразным краем. В частном случае толщина подземной части 11, т.е. расстояние между ее большими поверхностями, выполнена 10 мм. Подземная часть 11 во время эксплуатации расположена в теле взлетно-посадочной полосы 1 перпендикулярно ее поверхности или в положении близком к перпендикулярному. При этом дугообразный край подземной части 11 обращен во внутрь взлетно-посадочной полосы 1 в сторону противоположную надземной части 10. Линейный край подземной части 11 обращен наружу взлетно-посадочной полосы 1 в сторону надземной части 10. В подземной части 11 в районе центра ее линейного края выполнено отверстие для установки оптического поворотного устройства 9. Подземная часть 11 соединена с надземной частью 10 по своему линейному краю. Оптическое поворотное устройство 9 размещают в подземной части 11. Подземная часть 11 может быть выполнена заодно с надземной частью 10 или может быть жестко соединена с ней. Подземная часть 11 может быть выполнена другой конфигурации, например в виде параллелограмма.
Надземная часть 10 в частном случае выполнена в виде усеченной четырехгранной прямоугольной пирамиды. Возможны другие варианты выполнения формы надземной части 10, например куполообразное, коническое, цилиндрическое и т.д., не ухудшающие функциональных свойств устройства. Высота надземной части 10 не должна превышать высоты, рекомендованной Международной организации гражданской авиации (ICAO), т.е. 13 мм. Надземная часть 10 соединена с подземной частью 11 по поверхности наибольшей площади (нижней поверхности надземной части 10), например в случае выполнения надземной части 10, в виде усеченной пирамиды подземная часть 11 присоединена к ней со стороны большего основания усеченной пирамиды.
В корпусе 12 выполнен первый канал 7, предназначенный для прохождения света от оптического поворотного устройства 9 через первое окно 4 наружу устройства. Первый канал 7 представляет собой узкое полое пространство по форме трубы, т.е. цилиндрическое или коническое отверстие, выполненное от места размещения оптического поворотного устройства 9 (центральная часть линейного края подземной части 11) до боковой поверхности надземной части 10 (в частном случае одной из боковых граней усеченной пирамиды). Первый канал 7 состоит из первой входной части 8 и первой выходной части 6. Со стороны первой входной части 8 размещено оптическое поворотное устройство 9. Со стороны первой выходной части 6 расположено первое окно 4.
В надземной части 10 выполнена первая выемка 2. Первая выемка 2 расположена с противоположной от первого окна 4 стороны по отношению к первому каналу 7. Первая выемка 2 выполнена с обеспечением возможности расположения нижней границы светового потока, вышедшего из первого канала 7 через первое окно 4, на поверхности взлетно-посадочной полосы 1, после установки устройства во взлетно-посадочную полосу 1.
Оптическое поворотное устройство 9 по первому варианту выполнено состоящим из первой поворотной призмы 22. Первая поворотная призма 22 представляет собой оптический элемент, предназначенный для изменения направления светового потока. Первая поворотная призма 22 выполнена из прозрачного материала и ограничена плоскими поляризованными поверхностями. Первая поворотная призма 22 представляет собой призму с основанием в виде треугольников. Первая поворотная призма 22 снабжена первой входной гранью 17, дополнительной гранью 16 и первой выходной гранью 15.
Первая входная грань 17 представляет собой боковую грань призмы, расположенную перпендикулярно первой выходной грани 15, и предназначенную для входа в первую поворотную призму 22 светового потока. На первую входную грань 17 первой поворотной призмы 22 может быть нанесено просветляющее покрытие. К первой входной грани 17 подведен оптико-волоконный кабель 14 с наконечником 13.
Дополнительная грань 16 представляет собой боковую грань призмы, образующую с первой входной гранью 17 и первой выходной гранью 15 острые углы. Дополнительная грань выполнена отражающей, т.е. с обеспечением возможности отражения, по крайней мере, части спектра светового потока. На дополнительную грань 16 нанесено светоделительное покрытие, например спектрально селективное отражающее интерференционное покрытие, которое отражает до 100% части спектра в сторону первой выходной грани 15 первой поворотной призмы 22.
Первая выходная грань 16 представляет собой боковую грань призмы, расположенную перпендикулярно первой входной грани 17, и предназначенную для выхода светового потока из первой поворотной призмы 22 наружу устройства. На первую выходную грань 15 первой поворотной призмы 22 нанесено просветляющее покрытие, согласованное со спектром проходящего светового потока и предназначенное для снижения световых потерь. Первая выходная грань 17 обращена в сторону первого окна 4, установленного в первой выходной части 6 первого канала 7.
Оптико-волоконный кабель 14 представляет собой один или группу оптических проводников (со стеклянной или полимерной сердцевиной), заключенную в общую оболочку и используемую для передачи световых волн. Оптико-волоконный кабель 14 ограничен входным торцом и выходным торцом. Передаваемые световые волны излучаются источником обычного или лазерного типа, подведенным к входному торцу. Оптико-волоконный кабель 14 на выходном торце снабжен средством крепления в виде наконечника 13.
Наконечник 13 предназначен для стыковки оптико-волоконного кабеля 14 с оптическим поворотным устройством 9, т.е. для подведения светового потока к первой входной грани 17.
Первое окно 4 выполнено с обеспечением возможности защиты оптического поворотного устройства 9 и первого канала 7 от внешних воздействий и загрязнений. Первое окно 4 выполнено с обеспечением возможности формирования угловой расходимости светового потока, которая имеет ассиметричные угловые размеры по вертикали и горизонтали (см. Международные стандарты и рекомендуемая практика. Аэродромы. Приложение 14 к конвенции о международной гражданской авиации (ICAO). Том 1. Проектирование и эксплуатация аэродромов. Изд. 1 - июль 1990, ICAO, Добавление 2). Первое окно 4 выполнено с обеспечением возможности изменения направления светового потока, обеспечивая расположение нижней границы светового потока на поверхности взлетно-посадочной полосы 1. Первое окно 4 выполнено с обеспечением заданного направления оси максимальной яркости светового потока. Указанные выше возможности могут быть обеспечены при выполнении первого окна 4 в виде оптического клина (см. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Под общ. ред. В.А.Панова. 3-е изд., перераб. и доп.- Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1980 - с.192), у которого на непараллельных поверхностях формируются цилиндрические поверхности с взаимно перпендикулярными осями цилиндров, проходящими параллельно поверхностям оптического клина (см. Сулим А.В. Производство оптических деталей. Изд. 2-е, испр. и доп. - М.: Высш. школа, 1969. - с.248.). Аналогичную функцию выполняет первое окно 4 в виде оптического клина с дифракционной структурой на первой входной поверхности 5 первого окна 4. Дифракционная структура выполнена с расчетным микрорельефом оптической поверхности, за счет чего формируется заданная угловая расходимость светового потока (см. Дифракционная компьютерная оптика. Под ред. В.А. Сойфера - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007, глава 2).
Первое окно 4 снабжено первой входной поверхностью 5 и первой выходной поверхностью 3. Первая входная поверхность 5 обращена в сторону первого канала 7, т.е. к первой выходной грани 15. Первая выходная поверхность 3 обращена в сторону противоположную первой входной поверхности 5, т.е. наружу устройства.
Для уменьшения потерь света на первую входную поверхность 5 и первую выходную поверхность 3 первого окна 4 наносят просветляющие покрытия.
Для обеспечения стойкости устройства к механическим воздействиям первое окно 4 выполняют из стекла повышенной прочности и стойкости к истиранию, например из кварцевого стекла, или лейкосапфира, или оксинитрида алюминия, или других оптически прозрачных материалов или их композиций.
По второму варианту исполнения основными элементами устройства являются корпус 12, оптико-волоконный кабель 14, оптическое поворотное устройство 9, первое окно 4 и второе окно.
Корпус 12 выполнен с обеспечением возможности установки устройства, а также защиты внутренних частей устройства от внешнего воздействия. Корпус 12 выполнен состоящим из двух частей - подземной части 11 и надземной части 10.
Подземная часть 11 выполнена с обеспечением возможности установки устройства во взлетно-посадочную полосу 1. Подземная часть 11 выполнена в виде плоской пластины с толщиной значительно меньшей ею длины и высоты. Подземная часть 11 в частном случае выполнена в виде плоского монолитного цилиндрического сегмента (полукруга), т.е. в виде пластины ограниченной линейным краем и дугообразным краем. В частном случае толщина подземной части 11, т.е. расстояние между ее большими поверхностями, выполнена 10 мм. Подземная часть 11 во время эксплуатации расположена в теле взлетно-посадочной полосы 1 перпендикулярно ее поверхности или в положении близком к перпендикулярному. При этом дугообразный край подземной части 11 обращен во внутрь взлетно-посадочной полосы 1 в сторону противоположную надземной части 10. Линейный край подземной части 11 обращен наружу взлетно-посадочной полосы 1 в сторону надземной части 10. В подземной части 11 в районе центра ее линейного края выполнено отверстие для установки оптического поворотного устройства 9. Подземная часть 11 соединена с надземной частью 10 по своему линейному краю. Оптическое поворотное устройство 9 размещают в подземной части 11. Подземная часть 11 может быть выполнена заодно с надземной частью 10 или может быть жестко соединена с ней. Подземная часть 11 может быть выполнена другой конфигурации, например в виде параллелограмма.
Надземная часть 10 в частном случае выполнена в виде усеченной четырехгранной прямоугольной пирамиды. Возможны другие варианты выполнения формы надземной части 10, например куполообразное, коническое, цилиндрическое и т.д., не ухудшающие функциональных свойств устройства. Высота надземной части 10 не должна превышать высоты, рекомендованной Международной организации гражданской авиации (ICAO), т.е. 13 мм. Надземная часть 10 соединена с подземной частью 11 по поверхности наибольшей площади (нижней поверхности надземной части 10), например в случае выполнения надземной части 10, в виде усеченной пирамиды подземная часть 11 присоединена к ней со стороны большего основания усеченной пирамиды.
В корпусе 12 выполнены первый канал 7 и второй канал, предназначенные для прохождения света от оптического поворотного устройства 9 через первое окно 4 и второе окно наружу устройства. Первый канал 7 представляет собой узкое полое пространство по форме трубы, т.е. цилиндрическое или коническое отверстие, выполненное от места размещения оптического поворотного устройства 9 (центральная часть линейного края подземной части 11) до боковой поверхности надземной части 10 (в частном случае одной из боковых граней усеченной пирамиды). Второй канал выполнен аналогично первому каналу 7. Первый канал 7 состоит из первой входной части 8 и первой выходной части 6. Второй канал состоит из второй входной части и второй выходной части. Со стороны первой входной части 8 и второй входной части размещено оптическое поворотное устройство 9. При этом первая выходная часть 6 первого канала 7 направлена в сторону противоположную второй выходной части второго канала. Со стороны первой выходной части 6 расположено первое окно 4. Со стороны второй выходной части расположено второе окно.
В надземной части 10 выполнена первая выемка 2 и вторая выемка. Первая выемка 2 расположена с противоположной от первого окна 4 стороны по отношению к первому каналу 7. Вторая выемка расположена с противоположной от второго окна стороны по отношению ко второму каналу. Первая выемка 2 и вторая выемка выполнены с обеспечением возможности расположения нижней границы светового потока, вышедшего соответственно из первого канала 7 через первое окно 4 и из второго канала через второе окно, на поверхности взлетно-посадочной полосы 1, после установки устройства во взлетно-посадочную полосу 1.
Оптическое поворотное устройство 9 по второму варианту выполнено состоящим из первой поворотной призмы 22 и второй поворотной призмы 21. Первая поворотная призма 22 и вторая поворотная призма 21 представляют собой оптические элементы, предназначенные для изменения направления светового потока. Первая поворотная призма 22 и вторая поворотная призма 21 выполнены из прозрачного материала и ограничены плоскими поляризованными поверхностями. Первая поворотная призма 22 и вторая поворотная призма 21 представляют собой призмы с основаниями в виде треугольников. Первая поворотная призма 22 снабжена первой входной гранью 17, дополнительной гранью 16 и первой выходной гранью 15. Вторая поворотная призма 21 снабжена второй входной гранью 19, второй отражающей гранью 18 и второй выходной гранью 20.
Первая входная грань 17 представляет собой боковую грань призмы, расположенную перпендикулярно первой выходной грани 15, и предназначенную для входа в первую поворотную призму 22 светового потока. На первую входную грань 17 первой поворотной призмы 22 может быть нанесено просветляющее покрытие. К первой входной грани 17 подведен оптико-волоконный кабель 14 с наконечником 13.
Дополнительная грань 16 представляет собой боковую грань призмы, образующую с первой входной гранью 17 и первой выходной гранью 15 острые углы. Дополнительная грань выполнена с обеспечением возможности отражения, по крайней мере, части спектра светового потока. Дополнительная грань 16 выполнена также с обеспечением возможности пропускания во вторую поворотную призму 21, по крайней мере, части спектра светового потока. При этом на дополнительную грань 16 нанесено светоделительное покрытие, например спектрально селективное отражающее интерференционное покрытие, которое отражает до 100% части спектра в сторону первой выходной грани 15 первой поворотной призмы 22 и пропускает другую часть спектра через дополнительную грань 16 во вторую поворотную призму 21.
Первая выходная грань 16 представляет собой боковую грань призмы, расположенную перпендикулярно первой входной грани 17, и предназначенную для выхода светового потока из первой поворотной призмы 22 наружу устройства. На первую выходную грань 15 первой поворотной призмы 22 нанесено просветляющее покрытие, согласованное со спектром проходящего светового потока и предназначенное для снижения световых потерь. Первая выходная грань 17 обращена в сторону первого окна 4, установленного в первой выходной части 6 первого канала 7.
Вторая входная грань 19 представляет собой боковую грань призмы, расположенную перпендикулярно второй отражающей грани 18, и предназначенную для входа во вторую поворотную призму 21 светового потока. На вторую входную грань 19 второй поворотной призмы 21 может быть нанесено просветляющее покрытие. Вторая входная грань 19 расположена на дополнительной гране 16, т.е. совмещена с дополнительной гранью 16 с обеспечением возможности попадания во вторую поворотную призму 21 через вторую входную грань 19 светового потока, прошедшего через дополнительную грань 16 первой поворотной призмы 22.
Вторая отражающая грань 18 представляет собой боковую грань призмы, расположенную перпендикулярно второй входной грани, 19 и предназначенную для отражения, по крайней мере, части спектра светового потока. При этом на вторую отражающую грань 19 нанесено светоделительное покрытие, например спектрально селективное отражающее интерференционное покрытие, которое отражает до 100% части спектра, пропущенной дополнительной гранью 16 во вторую поворотную призму 21, в сторону второй выходной грани 20 второй поворотной призмы 21.
Вторая выходная грань 20 представляет собой боковую грань призмы, образующую со второй входной гранью 19 и второй отражающей гранью 18 острые углы, и предназначенную для выхода светового потока из второй поворотной призмы 21 наружу устройства. На вторую выходную грань 20 второй поворотной призмы 21 нанесено просветляющее покрытие, согласованное со спектром проходящего светового потока, отраженного от второй отражающей грани 18 и предназначенное для снижения световых потерь. Вторая выходная грань 20 обращена в сторону второго окна, установленного во второй выходной части второго канала.
Оптико-волоконный кабель 14 представляет собой один или группу оптических проводников (со стеклянной или полимерной сердцевиной), заключенную в общую оболочку и используемую для передачи световых волн. Оптико-волоконный кабель 14 ограничен входным торцом и выходным торцом. Передаваемые световые волны излучаются источником обычного или лазерного типа, подведенным к входному торцу. Оптико-волоконный кабель 14 на выходном торце снабжен средством крепления в виде наконечника 13.
Наконечник 13 предназначен для стыковки оптико-волоконного кабеля 14 с оптическим поворотным устройством 9, т.е. для подведения светового потока к первой входной грани 17.
Первое окно 4 и второе окно выполнено с обеспечением возможности защиты оптического поворотного устройства 9, первого канала 7 и второго канала от внешних воздействий и загрязнений. Первое окно 4 и второе окно выполнено с обеспечением возможности формирования угловой расходимости светового потока, которая имеет ассиметричные угловые размеры по вертикали и горизонтали (см. Международные стандарты и рекомендуемая практика. Аэродромы. Приложение 14 к конвенции о международной гражданской авиации (ICAO). Том 1. Проектирование и эксплуатация аэродромов. Изд. 1 - июль 1990, ICAO, Добавление 2). Первое окно 4 и второе окно выполнены с обеспечением возможности изменения направления светового потока, обеспечивая расположение нижней границы светового потока на поверхности взлетно-посадочной полосы 1. Первое окно 4 и второе окно выполнено с обеспечением заданного направления оси максимальной яркости светового потока. Указанные выше возможности могут быть обеспечены при выполнении первого окна 4 и второго окна в виде оптического клина (см. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Под общ. ред. В.А. Панова. 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1980 - с.192), у которого на непараллельных поверхностях формируются цилиндрические поверхности с взаимно перпендикулярными осями цилиндров, проходящими параллельно поверхностям оптического клина (см. Сулим А.В. Производство оптических деталей. Изд. 2-е, испр. и доп. - М.: Высш. школа, 1969. - с.248.). Аналогичную функцию выполняет первое окно 4 и второе окно в виде оптического клина с дифракционной структурой на первой входной поверхности 5 первого окна 4 и на второй входной поверхности второго окна. Дифракционная структура выполнена с расчетным микрорельефом оптической поверхности, за счет чего формируется заданная угловая расходимость светового потока (см. Дифракционная компьютерная оптика. Под ред. В.А. Сойфера - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007, глава 2).
Первое окно 4 снабжено первой входной поверхностью 5 и первой выходной поверхностью 3. Первая входная поверхность 5 обращена в сторону первого канала 7, т.е. к первой выходной грани 15. Первая выходная поверхность 3 обращена в сторону противоположную первой входной поверхности 5, т.е. наружу устройства. Второе окно снабжено второй входной поверхностью и второй выходной поверхностью. Вторая входная поверхность обращена в сторону второго канала, т.е. ко второй выходной грани 20. Вторая выходная поверхность обращена в сторону противоположную второй входной поверхности, т.е. наружу устройства.
Для уменьшения потерь света на первую входную поверхность 5 и первую выходную поверхность 3 первого окна 4 и вторую входную поверхность и вторую выходную поверхность второго окна наносят просветляющие покрытия.
Для обеспечения стойкости устройства к механическим воздействиям первое окно 4 и второе окно выполняют из стекла повышенной прочности и стойкости к истиранию, например из кварцевого стекла, или лейкосапфира, или оксинитрида алюминия, или других оптически прозрачных материалов или их композиций.
Осуществление изобретения
Изобретение по первому варианту исполнения реализуется следующим образом. Изготавливают корпус 12, оптическое поворотное устройство 9, состоящее из первой поворотной призмы 22, первое окно 4 и оптико-волоконный кабель 14 с наконечником 13. Оптическое поворотное устройство 9 устанавливают в корпус 12 в первой входной части 8 первого канала 7 с обеспечением возможности поворота светового потока от оптико-волоконного кабеля 14 с наконечником 13 в направлении первого окна 4. На конце оптико-волоконного кабеля 14 закрепляют наконечник 13.
Во взлетно-посадочной полосе 1 выполняют отверстия для установки устройства (размещения в нем подземных частей 11 корпуса 12), а также траншеи для размещения в них оптико-волоконного кабеля 14. Выполнение подземной части 11 корпуса 12 в виде плоской пластины позволяет упростить технологию его монтажа в поверхность взлетно-посадочной полосы 1 путем фрезерования в поверхности взлетно-посадочной полосы 1 пазов с глубиной равной высоте подземной части 11 корпуса 12. Фрезерование выполняют при помощи алмазной фрезы с радиусом равным радиусу кривизны дугообразного края подземной части 11 корпуса 12 и шириной равной толщине подземной части 11. Кроме того, данную технологию и инструмент можно использовать при фрезеровании траншей для укладки в поверхность взлетно-посадочной полосы 1 оптико-волоконного кабеля 14. В указанных траншеях размещают оптико-волоконный кабель 14.
Оптико-волоконный кабель 14 с наконечником 13 располагают в горизонтальной плоскости параллельно взлетно-посадочной полосе 1 или в положении близком к нему. Оптико-волоконный кабель 14 с наконечником 13 расположен перпендикулярно подземной части 11 корпуса 12. Оптико-волоконный кабель 14 закрепляют в подземной части при помощи средства крепления, выполненного в виде наконечника 13, с обеспечением прохождения света из оптико-волоконного кабеля 14 в оптическое поворотное устройство 9. При этом стыкуют оптико-волоконный кабель 14 с первой входной гранью 17 первой поворотной призмы 22. При необходимости траншеи, в которых размещают оптико-волоконный кабель 14, закрывают.
Подземную часть 11 устройства размещают в указанном отверстии. Подземная часть 11 направлена линейным краем вверх, т.е. в направлении противоположном направлению вектора силы тяжести. Подземная часть 11 дугообразным краем направлена вниз, т.е. в направлении вектора силы тяжести.
Надземная часть 10 поверхностью, по которой выполнено ее соединение с подземной частью 11, частично опирается на поверхность взлетно-посадочной полосы 1. Первый канал 7 расположен под углом к горизонту, т.е. к поверхности взлетно-посадочной полосы. Поверхность первой выемки 2 со стороны подземной части 11 расположена параллельно взлетно-посадочной полосе 1 или в положении близком к параллельному.
Конструкция устройства с подземной частью 11, выполненной в виде плоской пластины, соединенной с надземной частью 10 обеспечивает сохранение направления оси светового потока по азимуту и углу места после многократных силовых воздействий, так как в отличие от аналога и прототипа устройство не может поворачиваться относительно вертикальной оси.
За счет расположения оптического поворотного устройства 9 максимально близко к поверхности надземной части 10, по которой выполнено соединение с подземной частью 11, позволило уменьшить его размер до нескольких миллиметров. Кроме того, такая компоновка позволила расположить в горизонтальной плоскости оптико-волоконный кабель 14 с наконечником 13, уменьшив тем самым оптические потери, возникающие при изгибе оптико-волоконного кабеля 14 и габариты устройства в целом, сократить длину оптического пути светового потока и улучшить общую прочность устройства при уменьшении его габаритов.
Данная оптическая схема позволяет минимизировать размеры первого канала 7 и практически устранить из конструкции устройства внутреннюю полость, улучшив тем самым герметизацию устройства и ее прочностные характеристики.
При монтаже устройства для его установки с заданным углом места, согласованным с рельефом взлетно-посадочной полосы 1, можно использовать клинообразные пластины, устанавливаемые между плоскостью взлетно-посадочной полосы 1 и надземной частью 10 корпуса 12 устройства. Возможно использовать дополнительные более сложные устройства управления положением первой поворотной призмы 22 или первого окна 4.
Световой поток от оптико-волоконного кабеля 14 при помощи наконечника 13 поступает в первую поворотную призму 22 через первую входную грань 17. Световой поток попадает на дополнительную грань 16, которая отражает до 100% части спектра в сторону первой выходной грани 15 первой поворотной призмы 22. Отраженная часть спектра проходит через первую выходную грань 15. При этом на первую входную грань 17 и первую выходную грань 15 нанесены просветляющие покрытия, согласованные со спектром проходящего сквозь них светового потока, что повышает эффективность устройства.
Световой поток, вышедший из первой выходной грани 15 проходит по первому каналу 7 и попадает на первую входную поверхность 5 первого окна 4. Световой поток выводится из устройства через первую выходную поверхность 3 первого окна 4. При этом выполнение первого окна 4 в виде оптического клина с взаимно перпендикулярными цилиндрическими поверхностями или в виде оптического клина с нанесенной на первую входную поверхность 5 первого окна 4 дифракционной структурой с расчетным рельефом обеспечивает формирование угловой расходимости светового потока, которая имеет ассиметричные угловые размеры по вертикали и горизонтали и изменение его направления, обеспечивая расположение нижней границы светового потока на поверхности взлетно-посадочной полосы 1, а также обеспечение заданного направления оси максимальной яркости светового потока. Данная возможность может быть обеспечена за счет выполнения в надземной части 10 устройства первой выемки 2 со стороны первого окна 4, противоположной первому каналу 7, имеющей поверхность параллельную взлетно-посадочной полосе 1.
Изобретение по второму варианту исполнения реализуется следующим образом. Изготавливают корпус 12, оптическое поворотное устройство 9, состоящее из первой поворотной призмы 22 и второй поворотной призмы 21, первое окно 4, второе окно и оптико-волоконный кабель 14 с наконечником 13. Оптическое поворотное устройство 9 устанавливают в корпус 12 с обеспечением возможности поворота светового потока от оптико-волоконного кабеля 14 с наконечником 13 в направлении первого окна 4 и второго окна. На конце оптико-волоконного кабеля 14 закрепляют наконечник 13.
Во взлетно-посадочной полосе 1 выполняют отверстия для установки устройства (размещения в нем подземных частей 11 корпуса 12), а также траншеи для размещения в них оптико-волоконного кабеля 14. Выполнение подземной части 11 корпуса 12 в виде плоской пластины позволяет упростить технологию его монтажа в поверхность взлетно-посадочной полосы 1 путем фрезерования в поверхности взлетно-посадочной полосы 1 пазов с глубиной равной высоте подземной части 11 корпуса 12. Фрезерование выполняют при помощи алмазной фрезы с радиусом равным радиусу кривизны дугообразного края подземной части 11 корпуса 12 и шириной равной толщине подземной части 11. Кроме того, данную технологию и инструмент можно использовать при фрезеровании траншей для укладки в поверхность взлетно-посадочной полосы 1 оптико-волоконного кабеля 14. В указанных траншеях размещают оптико-волоконный кабель 14.
Оптико-волоконный кабель 14 с наконечником 13 располагают в горизонтальной плоскости параллельно взлетно-посадочной полосе 1 или в положении близком к нему. Оптико-волоконный кабель 14 с наконечником 13 расположен перпендикулярно подземной части 11 корпуса 12. Оптико-волоконный кабель 14 закрепляют в подземной части при помощи средства крепления, выполненного в виде наконечника 13, с обеспечением прохождения света из оптико-волоконного кабеля 14 в оптическое поворотное устройство 9. При этом стыкуют оптико-волоконный кабель 14 с первой входной гранью 17 первой поворотной призмы 22. При необходимости траншеи, в которых размещают оптико-волоконный кабель 14, закрывают.
Подземную часть 11 устройства размещают в указанном отверстии. Подземная часть 11 направлена линейным краем вверх, т.е. в направлении противоположном направлению вектора силы тяжести. Подземная часть 11 дугообразным краем направлена вниз, т.е. в направлении вектора силы тяжести.
Надземная часть 10 поверхностью, по которой выполнено ее соединение с подземной частью 11, частично опирается на поверхность взлетно-посадочной полосы 1. Первый канал 7 и второй канал расположены под углом к горизонту, т.е. к поверхности взлетно-посадочной полосы. Поверхности первой выемки 2 и второй выемки со стороны подземной части 11 расположены параллельно взлетно-посадочной полосе 1 или в положении близком к параллельному.
Конструкция устройства с подземной частью 11, выполненной в виде плоской пластины, соединенной с надземной частью 10 обеспечивает сохранение направления оси светового потока по азимуту и углу места после многократных силовых воздействий, так как в отличие от аналога и прототипа устройство не может поворачиваться относительно вертикальной оси.
За счет расположения оптического поворотного устройства 9 максимально близко к поверхности надземной части 10, по которой выполнено соединение с подземной частью 11, позволило уменьшить его размер до нескольких миллиметров. Кроме того, такая компоновка позволила расположить в горизонтальной плоскости оптико-волоконный кабель 14 с наконечником 13, уменьшив тем самым оптические потери, возникающие при изгибе оптико-волоконного кабеля 14 и габариты устройства в целом, сократить длину оптического пути светового потока и улучшить общую прочность устройства при уменьшении его габаритов.
Данная оптическая схема позволяет минимизировать размеры первого канала 7 и второго канала и практически устранить из конструкции устройства внутреннюю полость, улучшив тем самым герметизацию устройства и ее прочностные характеристики.
Выполнение оптического поворотного устройства 9 с двумя поворотными призмами (с первой поворотной призмой 22 и второй поворотной призмой 21) позволяет обеспечить светосигнализацию различными цветами при нанесении на дополнительную грань 16 первой поворотной призмы 22 спектрально селективного отражающего интерференционного покрытия. Его нанесение позволяет получить в одном устройстве два спектрально селективных светосигнальных индикатора с противоположными направлениями световых потоков, причем без затрат энергии на повышение мощности светового потока.
Примером использования такого варианта устройства служат входные огни (зеленого цвета) и ограничительные огни (красного цвета), расположенные вблизи друг друга на торцах взлетно-посадочной полосы 1 и излучающие световой поток указанных спектров в противоположных направлениях.
При монтаже устройства для его установки с заданным углом места, согласованным с рельефом взлетно-посадочной полосы 1, можно использовать клинообразные пластины, устанавливаемые между плоскостью взлетно-посадочной полосы 1 и надземной частью 10 корпуса 12 устройства. Возможно использовать дополнительные более сложные устройства управления положением первой поворотной призмы 22 и второй поворотной призмы 21, первого окна 4 и второго окна.
Световой поток от оптико-волоконного кабеля 14 при помощи наконечника 13 поступает в первую поворотную призму 22 через первую входную грань 17. Световой поток попадает на дополнительную грань 16, которая отражает до 100% части спектра в сторону первой выходной грани 15 первой поворотной призмы 22 и пропускает другую часть спектра во вторую поворотную призму 21. Отраженная часть спектра проходит через первую выходную грань 15. Прошедшая через дополнительную грань 16 часть спектра попадает во вторую поворотную призму 21 через вторую входную грань 19. Прошедшая часть спектра попадает на вторую отражающую грань 18, которая отражает до 100% прошедшей части спектра в сторону второй выходной грани 20 второй поворотной призмы 21. При этом на первую входную грань 17, вторую входную грань 19, первую выходную грань 15 и вторую выходную грань 20 нанесены просветляющие покрытия, согласованные со спектром проходящего сквозь них светового потока, что повышает эффективность устройства.
Световой поток, вышедший из первой выходной грани 15 проходит по первому каналу 7 и попадает на первую входную поверхность 5 первого окна 4. Световой поток, вышедший из второй выходной грани 20 проходит по второму каналу и попадает на вторую входную поверхность второго окна 4. Световой поток выводится из устройства через первую выходную поверхность 3 первого окна 4 и вторую выходную поверхность второго окна. При этом выполнение первого окна 4 и второго окна в виде оптического клина с взаимно перпендикулярными цилиндрическими поверхностями или в виде оптического клина с нанесенной на первую входную поверхность 5 первого окна 4 и вторую входную поверхность второго окна дифракционной структурой с расчетным рельефом обеспечивает формирование угловой расходимости светового потока, которая имеет ассиметричные угловые размеры по вертикали и горизонтали и изменение его направления, обеспечивая расположение нижней границы светового потока на поверхности взлетно-посадочной полосы 1, а также обеспечение заданного направления оси максимальной яркости светового потока. Данная возможность может быть обеспечена за счет выполнения в надземной части 10 устройства первой выемки 2 со стороны первого окна 4, противоположной первому каналу 7 и за счет выполнения второй выемки со стороны второго окна, противоположной второму каналу, имеющим поверхность параллельную взлетно-посадочной полосе 1.
Таким образом, выполнение устройства описанным выше образом обеспечивает упрощение конструкции, уменьшение габаритов и веса устройства и улучшение технологии монтажа в поверхность взлетно-посадочной полосы.