ЛАЗЕРНЫЙ СТВОРНЫЙ МАЯК ДЛЯ ПРОВОДКИ СУДОВ

ЛАЗЕРНЫЙ СТВОРНЫЙ МАЯК ДЛЯ ПРОВОДКИ СУДОВ
Устройство относится к навигации и может быть использовано в системах ориентации и проводки морских и речных судов по фарватерам и каналам.
Известна навигационная створная установка (патент №1052524, Великобритания , М.кл, В 63 В 51/02, 1966 г.), состоящая из двух источников света разных цветов и устройства для направления лучей в пространство в пределах определенного угла. Данная установка не может применяться для ориентации судов при проводке их по фарватеру по причине недостаточной точности проводки:
1.используемые в данном устройстве тепловые источники излучения дают размытые границы лучей, образующих створ;
2.защитный экран оптико-механической системы, создавая четкую границу между лучами красного и зеленого цветов, способствуют возникновению на своих краях дифракции, что так же дает размытые границы лучей, образующих створ;
3.отсутствует количественная оценка местоположения судна внутри зоны ориентирования.
Известны устройства проводки судов с помощью лазерных створов (Афанасьев В.М., Баскин А.С. «Лазерные створные маяки Экспрессинформация ЦБНТИ ММФ, серия «Судовождение и связь, JSfo, (102) М., 1977). Лазерные створы создают створные зоны, состоящие из нескольких разноцветных секторов. Судоводитель ведет судно таким образом, что все время находится в центральном секторе. По цвету излучения определяют отклонение судна от оси створа.
Однако неопределенность в количественном определении отклонения судна от оси створа приводит к низкой точности проводки.
Наиболее близким к предлагаемому является Лазерное створное устройство для проводки судов фирмы «Декка (Laser get setkey applications from Decca, Electrons Weekly, 1972, №602, p4 ).
Лазерное створное устройство содержит первый и второй лазеры различных цветов, каждый из которых оптически связан посредством первого и второго устройства сканирования с блоком модуляции излучения и первым и вторым полупрозрачными выходными окнами устройств.
проблесковые характеристики не меняются по ширине секторов лазерного навигационного створа. Неточное определение местоположения судна приводит к низкой точности проводки движущегося судна и снижению безопасности движения. Кроме того, использование данного устройства влечет за собой потребление значительного количества энергии, так как часть излучения лазера перекрывается модулятором и не используется по назначению, вследствие чего уменьшается дальность действия маяка.
Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство заключается в следующем:
-устройство должно давать не только качественную оценку отклонения судна от заданного курса, но и количественную;
-информация должна поступать на судно с достаточно малым временным интервалом или непрерывно;
-информация должна обеспечивать уверенное обнаружение створа с мостика судов различной высоты.
Технический результат, который может быть получен при решении данной задачи заключается в повышении точности проводки движущегося судна, дальности действия маяка.
Указанный технический результат достигается тем, что в лазерный створный маяк содержащий первый и второй лазеры различных цветов, каждый из которых оптически связан соответственно с первым и вторым отражателями первого и второго устройства сканирования и первым и вторым выходными полупрозрачными окнами маяка, он дополнительно снабжен: генератором двух управляющих сигналов, сдвинутых во времени на половину периода горизонтальной развертки, соединенного первым своим выходом с входом первого устройства сканирования; а вторым - с входом второго устройства сканирования; первым и вторым фотоприемниками, каждый из которых соединен соответственно с первым и вторым входами генератора двух управляющих сигналов, сдвинутых во времени на половину периода горизонтальной развертки, а оптические входы фотоприемников оптически связаны соответственно посредством первого и второго выходных полупрозрачных окон маяка с первым и вторым отражателями, которые могут быть выполнены цилиндрической формы.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков:
-генератора двух управляющих сигналов, сдвинутых во времени на половину периода горизонтальной развертки;
-первого и второго фотоприемников, их связями с остальными блоками устройства, а так же формой выполнения отражателей -цилиндрической.
На фигЛ изображен лазерный створный маяк, на фиг.2 представлена пространственно-временная траектория движения лучей при формировании зон ориентации для проводки судов, на фиг.З показана форма электрических сигналов, генератора двух управляющих сигналов сдвинутых во времени на половину периода горизонтальной развертки.
- Лазерный створный маяк (см, Фиг.1) содержит: лазер 1 одного цвета, оптически связанный посредством отражателя 2 первого устройства сканирования 3 с первым полупрозрачным выходным окном маяка 4; лазер 5 другого цвета, оптически связанный посредством отражателя 6 второго устройства сканирования 7 с вторым полупрозрачным выходным окном маяка 8; генератор двух управляющих сигналов 9; первый 10 и второй 11 фотоприемники.
Лазерный створный маяк работает следующим образом. Лучи лазеров
Iи 5 поочередно, за счет электрических сигналов генератора двух управляющих сигналов 9 (форма сигнала представлена на фиг.З), развертываются при помощи отражателей 2 и 6 первого 3 и второго Уустройств сканирования.
Проходя через полупрозрачные 4 и 8 выходные окна маяка, имеющие коэффициент отражения 1-4%, лучи образуют зоны ориентирования (см. Фиг.2). часть лазерного излучения, отразившись от первого 4 и второго 8 полупрозрачных окон маяка попадают соответственно на первый 10 и второй
IIфотоприемники. Фотоприемники 10 и 11 преобразуют оптические сигналы в электрические, которые поступают на первый и второй входы генератора двух управляющих сигналов 9. В случае, если в результате дестабилизирующих факторов границы секторов смещаются со своего исходного положения, то фотоприемники регистрируют изменение оптического сигналу. Изменяются электрические сигналы поступающие на входы генератора двух управляющих сигналов 9, что приводит к изменению электрических сигналов на выходах генератора управляющих сигналов.
Измененный сигнал выдается через первое 3 и второе 7 устройства сканирования на отражатели 2 и 6, что приводит к стабилизации зон ориентирования.
Таким образом, получается трех секционный сектор с верщиной О (см. Фиг. 2), имеющий центральный сектор с углом (3 и два боковых сектора с углами а и у. Угол центрального сектора маяка определяется расходимостью лазерного луча и составляет несколько угловых минут, поочередное сканирование двух лучей разной цветности исключает образование угла промежуточной цветности. Наблюдатель, находясь в произвольной точке X одного из боковых секторов, воспринимает проблески только своего цвета , причем в близи оси сектора с равным интервалом, а по мере удаления от оси сектора в виде серии из двух вспыщек с увеличивающимся временным интервалом между сериями вспыщек, что обеспечивает получение наблюдателем количественной оценки места положения судна в створе. В центральном секторе наблюдаются проблески каждого из цветов без пауз. По цвету проблеска судоводитель определяет сторону, а по интервалу времени между сериями проблесков - величину смещения судна относительно створа. Цилиндрические отражатели позволяют развернуть луч в вертикальной плоскости, тем самым обеспечивают уверенное обнаружение створа с мостиков судов различной высоты.
в качестве примера конкретной реализации блоки могут быть выполнены следующим образом. В качестве отражателей 2 и 6 могут быть использованы отклоняющие зеркала плоской либо цилиндрической формы. Первое 3 и второе устройства сканирования могут быть выполнены на основе любого двигателя с возможностью ограничения сектора сканирования. Фотоприемники 10 и 11 могут быть выполнены на основе координатночувствиельных фотоприемников. Генератор двух управляющих сигналов 9 может быть выполнен на основе инфранизкочастотного генератора сигналов специальной формы.