ПОДВОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК

Полезная модель относится к области светотехники, а более конкретно к конструкциям газо- и водонепроницаемых осветительных устройств, и может быть применена при разработке и изготовлении подводных светильников различного назначения, например предназначенных для использования в качестве источников света на глубине.
Известен малогабаритный подводный светильник, предназначенный для работы в водных технологических растворах ядерных энергетических установок (см. описание изобретения к патенту №2115860, приор. 12.10.1994 г., опубл. 20.07.1998 г., кл.: F21V 31/00), содержащий герметичный корпус, расположенный в верхней части корпуса рефлектор с вогнутой отражательной поверхностью, галогенную лампу и термостойкое окно, выполненное из пластины кристалла лейкосапфира.
Недостатком указанного подводного светильника является его недостаточная надежность вследствие использования металлогалогенного источника света, что обусловлено низкой надежностью применяемых металлогалогенных ламп и их относительно незначительным в целом рабочим ресурсом, а также - недостаточной прочностью защитного стекла светильника из-за сложности соблюдения теплового режима при его эксплуатации.
Кроме того, в случае использования светильника в составе подводного транспортного средства, например подводного аппарата, для замены светильника требуется постановка объекта-носителя в док, что практически невозможно в период его плановой эксплуатации и требует дополнительных материальных затрат.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, принятым в качестве ближайшего аналога - прототипа полезной модели, является
подводный светильник для общего освещения на глубине (см. патент на полезную модель №59207, приор. 2005.01.21, опубл. 2006.12.10, кл.: F21V 31/00), содержащий герметичный корпус цилиндрической формы с дном, в центре которого выполнен выступ с внутренней резьбой для крепления светодиодной матрицы, при этом последняя (матрица) снабжена сквозным центральным отверстием, размещена (матрица) в плоскости поперечного сечения на предусмотренной в районе днища внутренней выемке корпуса и соединена болтовым соединением в ее центре с вышеупомянутым выступом на дне корпуса.
Недостатком прототипа является неудобство в эксплуатации и ограниченные функциональные возможности подводного светильника-прототипа в отношении его использования для работы в средах с пониженной плотностью вследствие того, что конструкция прототипа ограничивает возможность его штатной работы на воздухе (например, в составе объекта, находящегося в доке), в том числе для проверки его работоспособности, несколькими десятками секунд ввиду использования в нем для освещения на глубине светодиодов большой мощности без дополнительно охлаждения, при этом конструкция прототипа не позволяет формировать заранее заданную диаграмму направленности светового излучения подводного светильника.
Недостатком прототипа является также ограниченный срок эксплуатации светопропускающего элемента - наружного защитного стекла в условиях воздействия морской воды и микроорганизмов, при этом для замены светильника необходима постановка объекта-носителя в док, что требует дополнительных материальных затрат.
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение недостатков ближайшего аналога - прототипа, включая расширение функциональных возможностей, повышение его надежности, удобства и эффективности в эксплуатации, в том числе при работе в различных физических средах и на больших глубинах.
При этом решена задача создания универсального многоцелевого подводного светильника с изменяемой диаграммой направленности, особенности конструкции которого позволяют значительно повысить эффективность и удобство его эксплуатации с одновременным расширением функциональных возможностей использования, в том числе в условиях различных физических сред.
Это достигается тем, что в предлагаемом подводном светильнике, содержащем герметичный корпус, преимущественно цилиндрической формы, с элементами электросхемы и крепления, светопропускающий элемент, например в виде кварцевого или особо-прочного стекла, и источник света в виде, по крайней мере одного, светодиодного модуля, в отличие от ближайшего аналога - прототипа, светодиодные модули установлены посредством предусмотренного внутри корпуса радиатора для отвода тепла, а каждый из светодиодов в составе модуля снабжен индивидуальным оптическим элементом по типу оптической линзы для формирования заданной диаграммы направленности.
Предусмотренные индивидуальные оптические элементы светодиодов позволяют формировать заранее заданные диаграммы направленности светового излучения каждого из них.
Возможен вариант, при котором каждый из светодиодных модулей снабжен общим групповым оптическим элементом по типу оптической линзы, позволяющей формировать заранее заданную диаграмму направленности светового излучения всего модуля.
Кроме того, поставленная цель достигается тем, что корпус выполнен из титанового сплава, а радиатор - в виде установленной в плоскости поперечного сечения корпуса цельнометаллической конструкции из алюминиевого сплава, при этом светопропускающий элемент снабжен дополнительной центральной опорой, например из алюминиевого сплава, установленной по линии центральной оси корпуса и опирающейся другим своим торцом на радиатор.
Предложенная конструкция подводного светильника в составе радиатора для отвода тепла от светодиодов позволяет осуществлять работу светильника на воздухе без дополнительного, например водяного, охлаждения в течение всего необходимого для проверки его работоспособности времени, что в значительной степени повышает удобство его эксплуатации. При этом предусмотренная дополнительная центральная опора светопропускающего элемента (стекла) позволяет не только значительно повысить рабочее гидростатическое давление светильника, но также служит для дополнительного отвода тепла от радиатора и передачи его на стекло.
Для защиты светопропускающего элемента от воздействия морской воды и микроорганизмов внешняя поверхность светопропускающего элемента снабжена оптически прозрачным гидрофобно-фунгицидным покрытием.
В большинстве возможных вариантов конструкций светильника он может быть дополнительно снабжен источником стабилизированного тока, соединенным со светодиодными модулями, при этом в составе каждого модуля светодиоды взяты в количестве, по меньшей мере, семи штук, и размещены таким образом, что на виде в плане светодиодного модуля образуют геометрическую фигуру по форме «ромашки», образованную окружностями индивидуальных оптических элементов светодиодов, вписанными в большую окружность светодиодного модуля.
На практике одним из наиболее оптимальных вариантов выполнения полезной модели является конструкция, в которой светильник содержит не менее двух светодиодных модулей, при этом отдельные модули и/или светодиоды в составе последних закреплены на радиаторе под разными углами к центральной продольной оси корпуса для обеспечения заранее предусмотренной диаграммы направленности светового потока и установлены с возможностью дистанционного включения/выключения и одновременного регулирования режима их работы по сигналу от внешней
системы управления освещением, например посредством применения электронной схемы управления включением светодиодов.
Применение радиатора с установленными под разными углами к центральной продольной оси корпуса светодиодами с индивидуальными оптическими элементами в совокупности позволяет в целом сформировать заранее заданную диаграмму направленности всего подводного светильника, а предусмотренная возможность подключения вышеупомянутой электронной схемы управления включением светодиодов позволяет осуществлять дистанционное изменение (регулировку) диаграммы направленности светильника без использования для этой цели каких-либо механических поворотных устройств, что позволяет получить подводный светильник с динамически изменяемой диаграммой направленности.
В вышеописанном варианте светодиодные модули могут быть установлены с возможностью дискретного или плавного изменения яркости свечения посредством изменения количества включенных светодиодов или величины тока, проходящего через светодиоды, соответственно.
В условиях серийного производства изготовление заявленной конструкции подводного светильника осуществляют с использованием известных материалов и оборудования посредством последовательного выполнения взаимосвязанных стадий и операций известного технологического процесса.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображен общий вид с боку в разрезе подводного светильника с «функционально» обозначенными основными его узлами и элементами.
Примером конкретного выполнения одного из оптимальных вариантов заявляемой полезной модели является глубоководный светильник с изменяемой диаграммой направленности, получивший в дальнейшем коммерческое наименование «Скат».
Светильник содержит герметичный цилиндрический корпус - 1 из титанового сплава со светопропускающим элементом (стеклом) - 2,
снабженным, с внешней стороны, оптически прозрачным гидрофобно-фунгицидным покрытием (на чертеже не показано) и, с внутренней стороны, - дополнительной центральной опорой - 3 из алюминиевого сплава; радиатор - 4 для отвода тепла из алюминиевого сплава, установленный в средней части корпуса (1), с жестко закрепленными в нем светодиодными модулями - 5, содержащими по семь установленных под разными углами к центральной продольной оси корпуса (1) светодиодов - 6, каждый из которых (светодиодов 6) снабжен индивидуальным оптическим элементом (оптической линзой) - 7; источник стабилизированного тока - 8, соединенный электрически со светодиодными модулями (5); запрессованный в хвостовик - 9 кабель (на чертеже не показан) питания светильника и дистанционного регулирования режима работы светодиодных модулей 5 по сигналу от внешней системы управления освещением - электронной схемы управления включением светодиодов (на чертеже не показаны).
Для обеспечения герметичности конструкции корпуса 1 в месте подвода кабеля применено вулканизированное резиновое уплотнение (на чертеже не показано), а для уплотнения мест соединений узлов и деталей применены резиновые кольца (на чертеже не показаны).
Все необходимые для функционирования светильника отдельные комплектующие соединены между собой электрически согласно электросхеме светильника (на чертеже не показано).
Питание светильника осуществляться от сети постоянного или переменного тока.
Эксплуатацию подводного светильника вышеописанной конструкции для обеспечения освещения на глубине осуществляют путем его подключения известным способом к электроэнергетической системе объекта-носителя, например глубоководного аппарата, и к его системе управления освещением с электронной схемой управления включением светодиодов, при этом применение радиатора 4 с установленными под разными углами к центральной продольной оси корпуса (1) светодиодами 6 и предусмотренная
возможность подключения вышеупомянутой электронной схемы управления включением светодиодов позволяют на практике осуществлять дистанционное изменение (регулировку) диаграммы направленности светильника без использования для этой цели каких-либо механических поворотных устройств.