Импульсный светосигнальный прибор с цилиндрической линзой
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?в комплекса Квадрат - ВП
Оптический блок импульсного маяка состоит из импульсной лампы и цилиндрической линзы Френеля [2]. Вид цилиндрической линзы показан на рис. 1.2 .
Рис. 1.2 Цилиндрическая линза.
2. Техническое задание
Прежде чем приступить к разработке и проектированию светового прибора необходимо сформулировать технические требования, которым должен удовлетворять прибор:
.Назначение проектируемого светового прибора и условия его эксплуатации. Для светосигнальных приборов необходимо указать характер передачи сигналов, цвет сигнала, место и характер установки прибора, дальность видимости сигнала.
.Светотехнические требования. Необходимо привести светотехнические характеристики прибора.
.Импульсный светосигнальный маяк предназначен для обеспечения регулярности и безопасности полетов вертолетов гражданской авиации и ВВС в условиях плохой видимости. Маяк излучает повторяющуюся серию из четырех коротких с равными интервалами вспышек (буква H - Helicopter). Продолжительность серии 0.8 секунд, а интервалы между сериями 2.2 секунды.
Рис. 2.1 Временная зависимость излучения прибора
Светосигнальный маяк устанавливается на ровную горизонтальную поверхность (например, крышу здания контрольно-диспетчерского пункта вертодрома). Это необходимо для того, чтобы постройки находились ниже и не экранировали свет, характер установки прибора должен быть стационарный. Дальность видимости сигнала должна быть до 30 км. ночью, и до 3.5 км. днем, т.к. пилоты воздушного судна вступают в контакт с вертодромом на дальних расстояниях. Цвет маяка - оранжевый. Световой маяк должен работать как днем, так и ночью.
.В МВТУ им.Баумана специально для данного типа световых приборов была разработана импульсная разрядная лампа в форме тора. Этот источник света имеет заданные заказчиком светотехнические характеристики. Заданная кривая силы света задана в таблице 2.1.
Таблица 2.1 Заданные значения КСС импульсного светосигнального маяка.
Угол, град80838687.588.590Сила света, кд2507501700250025001700
Форма кривой силы света рассчитываемой цилиндрической линзы с тороидальной лампой должна соответствовать рис. 2.2
Рис. 2.2 Заданная КСС для импульсного светосигнального маяка
Эффективная сила света тороидальной лампы должна составлять не менее 400 кд., а т.к. эффективная сила света тороидальной лампы составляет 2800 кд. (задано Заказчиком), то можно выбрать режим питания лампы менее напряженным, что в свою очередь увеличит ресурс лампы. Диаметр тора должен быть порядка 46 мм. Сечение канала разряда имеет форму окружности диаметром 5 мм. Тороидальная лампа в цилиндрическом линзовом колпаке прибора расположена горизонтально.
Значения параметров, которые будут использоваться при расчете, в таблице 2.2
Таблица 2.2 Значения параметров, используемых в расчете.
Диаметр трубки кольцевого источника света, мм5Диаметр кольцевого источника света, мм46Угол раствора 5Фокусное расстояние, мм42Толщина несущего слоя мм4Тип источника светаимпульсный, разрядный в виде тораЭффективная сила света источника света, кд400Длина дугового разряда, мм144Ширина дугового разряда, мм5Расположение источника светагоризонтальное
3. Выбор начальных параметров огня кругового обзора
Целью расчета данного светового прибора является определение оптического профиля призм по заданной КСС и выбор геометрических параметров несущего слоя линзы. Форма преломляющих элементов определяется расчетом координат узловых точек профиля и установлением необходимого преломляющего угла Форма и размеры несущего слоя определяются конструктивными, технологическими и эксплуатационными факторами [3].
.1 Выбор типа источника света и его параметров
Выбирая источник света, будем исходить из полученного значения полезного светового потока источника света. Сравнивая это значение со световым потоком, который необходим для заполнения заданной кривой силы света огня, мы сделаем вывод о том, подходит ли нам данный источник света или нет.
Для расчетов будем считать, что дуговой разряд представляет собой тор, у которого светится только одна боковая поверхность. Для того, чтобы светилась только боковая поверхность, нам необходимо в центр тора поставить экраны.
Рассмотрим построение КСС источника света. Пусть тороидальное светящее тело расположено, как показано на рисунке 3.1.
Рис. 3.1 Расположение тороидального светящего тела.
Сила света источника в направлении равна:
где - сила света источника в направлении; - яркость источника света; - площадь проекции светящего тела на плоскость, перпендикулярную направлению .
Площадь проекции тороидального светящего тела на плоскость, перпендикулярную направлению , равна:
где - площадь проекции светящего тела на плоскость, перпендикулярную направлению
Проекцией тороидального светящегося тела накала на плоскость, перпендикулярную направлению является прямоугольник, площадь которого равна:
где - диаметр светящего тела; - диаметр тороидального ИС.
Сила света источника в направлении :
Сила света источника в направлении :
Световой поток источника света определяется по следующей формуле:
где - зональный телесный угол, в пределах которого распро