АЭРОДРОМНЫЙ УГЛУБЛЕННЫЙ ОГОНЬ Российский патент 1996 года по МПК F21M3/12 

Изобретение относится к светотехнике, в частности к световым приборам углубленного типа, предназначенным для установки в бетонные покрытия взлетно-посадочных полос или рулежных дорожек аэродромов, эксплуатируемых в условиях I, II и III категорий метеоминимума, регламентируемых ИКАО [1]
Известен углубленный огонь [2] для аэродромов, содержащий собранные в корпусе лампу с патроном и окружающий лампу сфероидальный двухэлементный отражатель, имеющий прорези для пропускания части светового потока в сторону двух двувыпуклых линз, установленных по разные стороны лампы в окнах, выполненных в объемной горизонтально устанавливаемой на корпусе крышке.

Недостатки аналога обусловлены необходимостью применения двувыпуклых линз сложной конструкции и технологии производства. Кроме того, для формирования заданного светораспределения огня требуется высокая точность установки линзы относительно светящего тела лампы и в крышке корпусе прибора.

Известен аэродромный углубленный огонь [3] содержащий собранные в корпусе с горизонтально ориентированной крышкой оптическую систему с лампой, установленной в фокусе параболоидного отражателя, формирующего световой пучок на две близко расположенные, разделяющие на две части и поворачивающие световой пучок на требуемый угол возвышения призмы, установленные в окнах крышки и обращенные входными рабочими гранями к вышеуказанному отражателю.

Недостатки прототипа обусловлены недостаточной эффективностью оптической системы из-за необходимости выполнения в крышке огня близко расположенных окон с размещением призм небольшой длины для обеспечения требуемой механической прочности крышки. Увеличение размеров окон, обеспечиающих увеличенный вывод светового потока из огня, приводит к снижению механической прочности крышки. По этой причине подобные огни используются для монтажа только на рулежных дорожках аэродрмов и не пригодны для эксплуатации на взлетно-посадочных полосах.

Целью изобретения является повышение эффективности оптичесой системы углубленного огня при одновременном повышении его механической прочности.

Цель достигается тем, что в аэродромном углубленном огне, содержащем собранную в корпусе с горизонтально ориентированной крышкой оптическую систему с лампой, отражателем и полусфероидальным контротражателем и двумя призмами полного внутреннего отражения, установленными в окнах крышки, по крайней мере часть рабочей поверхности вышеупомянутого отражателя выполнена в виде поверхности вращения части параболы около вертикальной оси круговой симметрии огня, располагается под углом к главной оси этой параболы, выбранным в пределах 2,5-8^о и равным углу возвышения входной рабочей грани каждой из выше упомянутых призм полного внутреннего отражения относительно горизонтальной плоскости.

Цель достигается также тем, что полусфероидальный контротражатель снабжен плоскими зеркализованными со стороны отражателя фланцевыми крыльями, перекрывающими часть выходного отверстия указанного отражателя в зонах, перераспределяющих световой поток лампы вне входных рабочих граней призм полного внутреннего отражения и ориентированными под углами, выбранными в пределах 2,5-8^о относительно плоскости выходного отверстия отражателя.

Достижению цели способствует также то, что фланцевые крылья полусфероидального контротражателя установлены непосредственно на отбортовке отражателя.

На фиг. 1 аэродромный углубленный огонь, вид сбоку; на фиг.2 то же, вид сверху, частично в разрезе; на фиг.3 ход лучей оптической системы углубленного огня, вид сбоку (пунктиром показана зона "слепого" отверстия отражателя); на фиг.4 сечение А-а на фиг.3.

Показанный на фиг. 1-4 аэродромный углубленный огонь содержит изготовленные из литьевого алюминиевого сплава низкий цилиндрический корпус 1 с центральным отверстием 2, в котором через уплотнение 3 установлено фланцевое днище 4, и верхнюю крышку 5 с концентричскими упрочняющими перемычками 6 и двумя обращенными в диаметрально противоположные стороны прямоугольными окнами 7. Крышка 5 посажена на корпусе 1 через два кольцевых уплотнения 8.

Внутри корпуса 1 на фланцевом днище 4 в патроне 9 установлена галогенная лампа 10 накаливания, светящее тело которой располагается в фокусе F вогнутого отражателя 11. Вне угла охвата рабочей зоны отражателя 11 лампа 10 окружена полусфероидальным контротражателем 12. В прямоугольных окнах 7 крышки 5 огня установлены и герметизированы призмы 13 полного внутреннего отражения, входные рабочие грани 14 которых обращены к выходному отверстию отражателя 11. Указанные призмы 13, лампа 10, отражатель 11 и контротражатель 12 образуют оптическую систему углубленного огня, ход лучей которой показан на фиг.3 и 4.

Вогнутый отражатель 11 выполнен таким образом, что по крайней мере часть его рабочей поверхности образована в виде поверхности вращения части параболы 15 (см. фиг.3 и 4) около вертикальной, проходящей через светящее тело F лампы 10 оси круговой симметрии огня ZZ', располагаемой под углом Z'FY' к главной оси YY' этой параболы, выбранным в пределах 2,5-8^о.

В свою очередь призмы 13 полного внутреннего отражения установлены в окнах 7 горизонтально ориентированной крышки 5 огня таким образом, что их входные рабочие грани 14 также образуют углы возвышения ξ и ξ', равные углам возвышения выходящих из призм световых пучков γ и γ' выбранные в пределах 2,5-8^о, относительно горизонтальной плоскости (перпендикулярной по линии 00' плоскости чертежа на фиг.3), обеспечивая близкое к нормальному падению световых лучей лампы 10, перераспределяемых отражателем 11 (показано стрелками).

Дополняющий оптическую систему полусфероидальный контротражатель 12 обращен вогнутой частью в сторону отражателя 11, выполнен в виде зеркализованной изнутри полусферы с фокусом F совпадающим с центром светящего тела лампы 10, и имеет диаметр, меньший диаметра выходного отверстия указанного отражателя 11. Контротражатель 12 снабжен плоскими зеркализованными со стороны отражателя 11 фланцевыми крыльями 16, перекрывающими часть выходного отверстия упомянутого отражателя 11 в зонах, перераспределяющих световой поток лампы вне рабочих граней 14 призм 13 полного внутреннего отражения. Указанные фланцевые крылья 16 ориенетированы относительно осесимметричного выходного отверстия, отражателя 11 под углами θ и θ', выбранными в пределах 2,5-8^о, т. е. почти перпендикулярно световым лучам (показано стрелками на фиг. 4), отраженным рабочей поверхностью параболоидной части отражателя 11, обеспечивая возвращение светового излучения из указанных зон в сторону светящего тела F лампы 10 (показано двойными стрелками на фиг.4). Фланцевые крылья 16 сфероидального контротражателя 12 установлены непосредственно на отбортовке 17 отражателя 11 с механическим креплением на ней посредством выштампованных кляммеров.

Отражатель 11 и контротражатель 12 с фланцевыми крыльями 16 оптической системы изготовлены из высокочистого полированного алюминия с зеркализацией и защитой моноокисью кремния отражающих рабочих поверхностей.

Для улучшения теплового режима работы элементов оптической системы за счет интенсификации конвективного теплообмена в углубленном огне в верхней части контротражателя 12 и нижней части отражателя 11 выполнены отверстия для циркуляции воздушных потоков при эксплуатации.

Принцип работы описанного углубленного огня иллюстрируется на фиг.1, 3 и 4.

Генерируемый лампой 10 световой поток в угле охвата отражателя 11, образованного вращением параболы 15 около оси ZZ', перераспределяется им на входные рабочие грани 14 призм 13 (см. фиг.3), а также на фланцевые крылья 16 контротражателя 12. Исходящие из фокуса F и отраженные параболоидной частью 15 отражателя 11 световые лучи (показаны стрелками) почти параллельны главной оси YY' параболы, т.е. распространяются из выходного отверстия отражателя 11 под некоторым углом, обеспечивающим нормальное (под углом 90^о) падение на входные рабочие грани 14 призм 13, которые в свою очередь установлены в окнах огня с углами возвышения ξ и ξ', выбираемыми в пределах 2,5-8^о относительно горизонтальной плоскости и равными углу Y'FZ', образованному вертикальной осью круговой симметрии огня и главной осью параболы YY'. Прямоугольные призмы 13 полного внутреннего отражения поворачивают световые лучи на угол 90о, обеспечивая выход из углубленного огня.

За счет придания входным рабочим граням призм 13 углов возвышения ξ и ξ' максимумы световых пучков, выходящих из призм 13, также будут смещенеы на углы γ и γ' относительно горизонтальной плоскости, равные углам возвышения ξ и ξ' указанных призм и углу Y'FZ', выбираемому в пределах 2,5-8^о.

Выбор конкретного значения угла Y'FZ' в пределах 2,5-8^о определяется, исходя из типа проектируемого углубленного огня и расстояния между ними, задаваемого при установке их на взлетно-посадочных полосах (ВПП) или рулежных дорожках аэродромов. Например, для осевых углубленных огней ВПП, располагаемых с продольным интервалом 30 м, углы Y'FZ' ξ'=γ' 4,5^о.

В свою очередь, световой поток, исходящий из F и перераспределяемый параболоидными зонами 15 отражателя 11 на ориентированные под соответствующими углами зеркализованные фланцевые крылья 16 контротражателя 12, отражается от них (см. фиг.4, показано двойными стрелками) и возвращается (с учетом потерь при отражении) на располагаемое в фокусе F светящее тело галогенной лампы накаливания в световой центр огня, куда возвращаетеся также часть светового потока лампы 10, отраженного контротражателем 12. Возвращение отраженного зеркализованными фланцевыми крыльями 16 и контротражателем 12 светового потока на нить накала лампы способствует увеличению на 10-15% ее яркостных характеристик и, как следствие, повышает эффективность оптической системы огня. Этому способствует также болеее эффективное перераспределение светового потока лампы на входные рабочие грани 14 призм 13, выводу полезного излучения из огня, в том числе и за счет существующей возможности разнесения их на большее расстояние на крышке огня, увеличения длины призм и диаметра рабочего отражателя.

Повышение эффективности оптической системы достигается при одновременном повышении механической прочности огня за счет разнесения на большее расстояние окон для призм в крышке огня. Применение заранее сфокусированной у изготовителя оптической системы с отражателем и контротражателем и исключение линзовой оптики упрощают обслуживание. Замена лампы не требует дополнительной подфокусировки.

Использование: углубленный огонь предназначен для установки в бетонные покрытия взлетно-посадочных полос или рулежных дорожек аэродромов. Сущность: устройство содержит собранную в корпусе с крышкой оптическую систему с лампой, отражателем, сфероидальным контротражателем и двумя призмами полного внутреннего отражения, обращенными входными рабочими гранями к указанному отражателю, выполненному в виде поверхности вращения части параболы около вертикальной оси круговой симметрии огня, располагаемой под углом к главной оси этой параболы, выбранным в пределах 2,5 - 8^o и равным углу возвышения входной рабочей грани каждой из указанных призм относительно горизонтальной плоскости. При этом полусфероидальный контротражатель снабжен плоскими, зеркализованными со стороны отражателя фланцевыми крыльями, перекрывающими часть его выходного отверстия в зонах, перераспределяющих световой поток лампы вне входных рабочих граней призм, и ориентированных под углами, выбранными в пределах 2,5 - 8^o относительно выходного отверстия отражателя. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. АЭРОДРОМНЫЙ УГЛУБЛЕННЫЙ ОГОНЬ, содержащий собранную в корпусе с горизонтально ориентированной крышкой оптическую систему с лампой, обращенными друг к другу отражателем и полусфероидальным контротражателем и две призмы полного внутреннего отражения, обращенные входными рабочими гранями и указанному отражателю, установленные в окнах крышки, отличающийся тем, что по крайней мере часть рабочей поверхности отражателя выполнена в форме поверхности вращения части параболы около вертикальной оси круговой симметрии огня, располагаемой под углом к главной оси этой параболы, выбранным в пределах 2,5 - 8^o и равным углу возвышения входной рабочей грани каждой из упомянутых призм полного внутреннего отражения относительно горизонтальной плоскости. 2. Огонь по п.1, отличающийся тем, что полусфероидальный контротражатель снабжен плоскими зеркализованными со стороны отражателя фланцевыми крыльями, перекрывающими часть выходного отверстия указанного отражателя в зонах, перераспределяющих световой поток лампы вне входных рабочих граней призм полного внутреннего отражения, и ориентированными под углами, выбранными в пределах 2,5 - 8^o относительно плоскости выходного отверстия отражателя. 3. Огонь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что фланцевые крылья полусфероидального контротражателя установлены непосредственно на отбортовке отражателя.