ФОНАРЬ НАВИГАЦИОННЫЙ
NAVIGATION LIGHT

Изобретение относится к устройствам для навигации морских судов.
Известен оптический аппарат морских маяков [1], содержащий линзу, в фокусе которой расположен источник света, электромотор, вал которого через редуктор связан с осью линзы. При работе мотор через вал и редуктор осуществляет вращение линзы, создавая для внешнего наблюдателя импульсы света (проблесковый режим). Недостатком такого устройства является наличие вращающих частей, которые со временем выходят из строя, ограничивая срок службы установки.
Известен маячный огонь [2], состоящий из цилиндрической линзы и ширмы в виде цилиндра с вырезами, ось которой совпадает с осью линзы. Внутри цилиндра расположен источник света, а вал электромотора связан с осью ширмы. При вращении ширмы под воздействием электромотора для внешнего наблюдателя видны импульсы света, порядок чередования вырезов в ширме программирует чередования света и темноты. Недостатком такого устройства является также наличие вращающихся частей, ограничивающих срок службы установки.
Известен сигнальный фонарь [3], который содержит корпус, светодиод, выключатель и нажимной элемент, размещенные в полом стержне. Нажимной элемент при движении вдоль оси полого стержня позволяет через выключатель включать и выключать светодиод. Однако данный фонарь не может служить в качестве маяка, так как он не формирует в нужном направлении переменные во времени пучки света.
Известен светодиодный огонь [4], который содержит корпус, внутри которого расположены линзовый элемент и набор светодиодов, каждый из которых укреплен в держателе, имеющем форму пирамиды или призмы, причем пересечения ребер основания всех держателей образуют в пространстве форму шара, бочки или эллипсоида вращения. Данный светодиодный огонь позволяет улучшить световые, пространственные характеристики огня, но не может быть использован в качестве маяка, так как не обеспечивает формирование переменных во времени пучков света.
Прототипом предлагаемого устройства является маячный электрофонарь [5], содержащий мощную лампу, расположенную внутри в фокусе цилиндрической линзы, источник питания, который через контакты соединен с лампой, и электромотор, вал которого через шестерни соединен со сменным диском, выступы которого при вращении периодически замыкают контакты питания лампы. Комбинация выступов на диске определяет проблесковую характеристику маяка, по которой один маяк отличается от другого.
Недостатком прототипа является малый срок службы мощной лампы, работающей в режиме периодического включения и выключения. В таком режиме в основном работают лампы накаливания, которые могут достаточно быстро включаться и выключаться, однако, этот режим является для них наиболее опасным, так как лампы накаливания выходят из строя в основном в момент включения питания. Срок службы лампы накаливания в таком режиме не превышает одного месяца.
Задачей изобретения является создание навигационного фонаря, лишенного механически подвижных частей и обеспечивающего длительную работу в режиме мигающего света с заданным соотношением времени света и времени паузы.
Поставленная задача решается навигационным фонарем, содержащим цилиндрическую линзу, источник света и блок питания, подключенный к источнику света, отличающимся тем, что в качестве источника света используется линейка из n светодиодов, которая расположена на внутренней поверхности линзы по окружности радиусом R, плоскость окружности находится по середине высоты линзы, каждый светодиод ориентирован своей диаграммой света в направлении центра линзы, кроме того, в центре линзы расположен цилиндр с радиусом R/2, ось которого совпадает с осью линзы, боковая поверхность цилиндра является зеркалом, выход блока питания соединен с входом линейки из светодиодов, а управляющий вход блока питания соединен с выходом программатора.
Изобретение поясняется чертежом, где представлено устройство в виде двух проекций.
Устройство состоит из цилиндрической линзы 1, цилиндра 2 с зеркальной боковой поверхностью, линейки светодиодов 3, блока питания 4 и программатора 5. Цилиндрическая линза 1 имеет высоту Н и внутренний радиус R. Цилиндр имеет высоту Н и радиус R/2. Линейка из n светодиодов расположена в виде окружности с радиусом R и на высоте Н/2 от основания линзы.
Работа устройства происходит следующим образом:
На программаторе 5 устанавливают характеристику работы конкретного светоизлучающего устройства, которая заключается в определенной длительности импульсов света и периоде повторения импульсов. Под действием выходных сигналов программатора блок питания 4 соответственно подает импульсы тока питания на линейку светодиодов 3, которые в нужные моменты времени зажигаются. Для светодиодов, в отличие от ламп накаливания, излучение света в виде импульсов является нормальным режимом работы, не влияющим на срок службы. Свет светодиодов направлен к центру линзы и, попадая на поверхность цилиндра 2, свет отражается в обратную сторону, попадает в линзу 1, которая формирует круговой световой поток в нужном телесном угле α.
Исходя из законов оптики, при радиусе линейки светодиодов R и радиусе цилиндра R/2 все лучи света светодиодов при отражении от зеркала цилиндра образуют мнимый фокус, расположенный в центре «о» на оси цилиндра. Поэтому для линзы 1 эквивалентно имеется точечный источник света, расположенный в центре линзы, который является ее фокусом. При этом линза эффективно работает, создавая нужную круговую диаграмму света.
Светодиоды имеют свойство включаться и выключаться без потери надежности и срок службы их в этом режиме составляет не менее 15 лет. В настоящее время значительно увеличена мощность изготавливаемых светодиодов до 5 Вт и при количестве светодиодов n=100 вся мощность линейки может достигать 500 Вт в импульсе. При этом, учитывая высокий КПД светодиодов по сравнению с другими источниками света, сила света такого рода светоизлучающего устройства обеспечит дальность видимости не менее 20 миль и значительно сократит потребляемую мощность.
Таким образом, предложенное устройство не имеет подвижных механических частей, в качестве источника света используются светодиоды, работающие в импульсном режиме, что обеспечивает высокую надежность устройства и большой срок бесперебойной службы до 20 лет. Кроме того, с помощью программатора можно задать любую последовательность импульсов света и пауз, что позволит легко на месте установки оборудования программировать режим работы светоизлучающего оборудования. Оптимальная работа линзы, у которой точечный источник света находится в ее фокусе, и высокая светимость современных светодиодов позволяют получить большой радиус действия устройства, который составляет не менее 20 миль.
Использованная литература:
1. Лозовский В.Л. Маячная оптика и светотехника. - Издательство Гидрографического Управления ВМС, 1947, стр.189.
2. Лозовский В.Л. Маячная оптика и светотехника. - Издательство Гидрографического Управления ВМС, 1947, стр.157, рис.153.
3. Патент РФ №2308090, 2007 г.
4. Патент РФ №22225961, 2004 г.
5. Лозовский В.Л. Маячная оптика и светотехника. - Издательство Гидрографического Управления ВМС, 1947, стр.184.