СИСТЕМА ПРОГНОЗА ОГРАНИЧЕННОЙ ПОСАДОЧНОЙ ВИДИМОСТИ, ОБУСЛОВЛЕННОЙ СЛЕПЯЩИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ СОЛНЦА, НИЗКО РАСПОЛОЖЕННОГО НАД ГОРИЗОНТОМ Российский патент 2018 года по МПК G01W1/00 

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению, а именно к технике измерения фотометрических параметров атмосферы, и предназначено для осуществления краткосрочного прогноза и оповещения о слепящем воздействии солнца, низко расположенного над горизонтом.

В первую очередь может найти применение в практике оперативной работы органов метеорологического слежения в ходе метеорологического обеспечения полетов с целью повышения безопасности функционирования авиации для разработки сверхкраткосрочного прогноза и определения ограниченной посадочной (взлетной) видимости, обусловленной слепящим воздействием на экипаж воздушного судна (ВС) солнца, том числе в составе систем измерения дальности видимости.

Во-вторых, предлагаемое устройство может быть использовано как самостоятельно, так и в составе дорожных метеорологических станций для определения и сверхкраткосрочного прогноза существования ограниченной видимости на напряженных участках автомагистралей в направлении низко расположенного над горизонтом солнца, оказывающего слепящие воздействие на участников дорожного движения, с целью сокращения количества дорожно-транспортных происшествий и повышения безопасности дорожного движения.

Известно устройство [1] (Патент на изобретение 2147358 С1 АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ), конструкция приемника которого, в том числе, состоит из двух поворотных механизмов для горизонтального и вертикального поворота зеркал с электроприводами, системы управления, состоящей из двух последовательных следящих систем для вертикального и горизонтального поворотов системы зеркал во время слежения за перемещением солнца по небосводу в течение дня, датчика интенсивности светового потока, логического блока, состоящего из двух реле и выполняющего функции пуска, остановки, реверса и обновления памяти о длительности дня и максимального склонения солнца над горизонтом. Механическая часть приемника позволяет, а система автоматического управления обеспечивает прием солнечной энергии в течение дня всего солнечного дня от восхода до заката в оптимальном режиме независимо от земной широты и времени года без непосредственного участия человека.

Для ориентации оси зеркал на солнце используется принцип наведения ствола зенитного пулемета или зенитного орудия на цель с горизонтальным и вертикальным поворотом ствола, для горизонтальной следящей системы входной сигнал задается от часового механизма через линейный угловой датчик в пределах 0°-360°,

Устройство слежения автоматического приемника солнечной энергии взято за аналог устройства слежения предлагаемой системы.

В качестве прототипа авторами выбрано устройство - "Система предупреждения о слепящем воздействии низко расположенного солнца на экипаж воздушного судна при посадке" [2], как наиболее близкое по технической сущности (Патент на изобретение 2565805 "СИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О СЛЕПЯЩЕМ ВОЗДЕЙСТВИИ НИЗКОРАСПОЛОЖЕННОГО СОЛНЦА НА ЭКИПАЖ ВОЗДУШНОГО СУДНА ПРИ ПОСАДКЕ).

Недостатками прототипа с точки зрения заявляемых целей является: - отсутствие технической возможности вследствие фиксированного угла ориентации оптической оси датчика яркости, соответствующего направлению оси поля зрения командира экипажа ВС при посадке на обеспечиваемую полосу, определение яркости фона вдоль суточной траектории движения солнца по небосклону и, как следствие, исключение возможности обеспечения разработки инерционного сверхкраткосрочного прогноза возникновения ограниченной видимости при посадке, обусловленной слепящим воздействием солнца на экипаж.

Цель изобретения - при исключении вышеуказанных недостатков обеспечение разработки в ходе метеорологического обеспечения полетов сверхкраткосрочного инерционного прогноза возникновения ограниченной полетной видимости, обусловленной слепящим воздействием низко расположенного над горизонтом солнца на экипаж ВС при посадке (взлете).

Предлагаемая система (фиг. 1) содержит:

- датчик яркости (1), телесный угол приемного устройства которого строго соответствует величине основного максимума яркости неба - околосолнечного ореола;

- блок пороговой яркости (2), предназначенный для сопоставления значения измеренной яркости с верхним предельным значением яркости наблюдаемой поверхности нормальной операторской деятельности;

- подсистему слежения (3);

- логический блок (4);

- информационный блок (5), посредством которого осуществляется доведение до экипажей ВС и органов облуживания воздушного движения (ОВД) прогностической информации о времени возникновения и продолжительности существования на посадочном курсе ограниченной видимости, обусловленной слепящим воздействием солнца на экипаж ВС.

Новым в системе является то, что в систему входит:

- подсистема слежения (3), обеспечивающая движение центральной оптической оси датчика яркости точно по суточной траектории движения (8) центра солнечного диска (6) по небосводу в течение светового дня;

- логический блок (4), по алгоритму, разработанному на основе астрономических формул, описывающих видимое суточное движение солнца по небосводу, обеспечивающий выдачу исполнительным механизмам устройства слежения команд на перемещение центральной оптической оси датчика яркости по отрезку траектории дневного движения центра солнечного диска по небосводу, а также выдачу сигнала в информационный блок о пересечении полей зрения датчика яркости и виртуального сектора, определяемого телесным углом поля зрения экипажа ВС при посадке (9), наиболее подверженного слепящему воздействию повышенной яркости. Исходными данными расчетов суточного движения солнца по небосклону являются: текущая дата, точные географические координаты (широта и долгота) и превышение над уровнем моря контрольной точки аэродрома, направления выбранного(-ых) обеспечиваемого посадочного(-ых) курса(-ов).

Состав, особенности установки и принцип работы предлагаемого устройства поясняется рисунком (фиг. 1).

Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следующем.

Около диска солнца (6) всегда наблюдается основной максимум яркости неба - околосолнечный ореол (7), имеющий угловую ширину до 10-12° [3]. Его яркость возрастает с уменьшением прозрачности атмосферы. При малооблачном небе (облачности верхнего и/или среднего яруса просвечивающихся форм) ореол вокруг солнца создает в поле зрения экипажа ВС фон с яркостью, являющейся, безусловно, слепящей для пилотов. В ходе суточного движения по небосклону низко расположенное над горизонтом в створе посадочного (взлетного) курса солнце в условиях малооблачной погоды в период времени, определяемый широтой местоположения аэродрома и ориентацией, обеспечиваемой ВВП (11), создает фон с безусловно слепящей яркостью для пилотов ВС, что равносильно наличию «нулевой» посадочной видимости.

В начале текущих суток при включении устройства на основе исходных данных: календарной даты, широты, долготы и превышения над средним уровнем моря контрольной точки аэродрома, направления обеспечиваемых ВПП, посредством алгоритма на основе известных астрономических формул, описывающих видимое суточное движение солнца по небосклону, в логическом устройстве рассчитывается возможность пересечения траектории дневного движения солнца по небосводу (9) (с учетом величины околосолнечного ореола) и виртуального сектора обзора (10), определяемого телесным углом поля зрения экипажа ВС при посадке, наиболее подверженного слепящему воздействию повышенной яркости, и продолжительность существования явления (Т_сущ.).

В случае возможности существования явления рассчитываются вертикальные и горизонтальные углы для наводки центральной оптической оси датчика яркости в точку рассчитанной траектории видимого движения светила, соответствующую началу возможного возникновения явления ослепления экипажа ВС при посадке с заданным курсом с заблаговременностью до 1-1.5 часов (или в точку восхода солнца).

Логическое устройство выдает исполнительным механизмам подсистемы слежения команды для вертикального и горизонтального поворота датчика яркости на перемещение центральной оптической оси датчика яркости в заданную начальную точку отрезка траектории дневного движения центра солнечного диска по небосводу. Далее выдаются команды для следящих систем вертикального и горизонтального поворота датчика яркости, обеспечивающие движение его центральной оптической оси точно по участку траектории движения центра солнечного диска по небосводу в течение временного периода, слагаемого из заблаговременности прогноза, и периода существования явления для заданного курса посадки.

Подсистема слежения на основе поступивших команд посредством вертикального и/или горизонтального поворота датчика яркости обеспечивает движение его центральной оптической оси точно по определенному участку траектории движения центра солнечного диска по небосводу в течение дня.

Яркость фона, созданная в поле зрения датчика яркости, сопоставляется в блоке пороговой яркости с предельно допустимым (критическим) значением. При его превышении блок осуществляет выработку команды на оповещение об угрозе возникновения ограниченной видимости и передачу в логический блок.

При поступлении сигнала о существовании в поле зрения датчика яркости, значение которой является слепящей для пилотов, текущие координаты участка траектории суточного движения по небосклону, пересекающие телесный угол поля зрения экипажа ВС при посадке с заданным (обеспечиваемым) курсом, с учетом величины околосолнечного ореола пересчитываются в логическом блоке во временной интервал существования явления ослепления и передаются в информационный блок.

Далее система обеспечивает оперативный контроль за смещением зоны повышенной яркости по небосклону с целью уточнения времени возникновения и прекращения существования ограниченной видимости на посадочном курсе, обусловленной слепящим воздействием солнца на экипаж ВС при посадке.

Информационный блок осуществляет доведение в той или иной форме до экипажей ВС и органов ОВД:

- с заблаговременностью до полутора часов прогностической информации об угрозе возникновения, времени возникновения и продолжительности существования ограниченной посадочной видимости, обусловленной слепящим воздействием на экипаж ВС низко расположенного над горизонтом солнца;

- оповещение о существовании на посадочном (взлетном) курсе ограниченной видимости вследствие слепящего воздействия солнца.

В случае, когда расчетная траектория дневного движения солнца по небосводу (с учетом величины околосолнечного ореола) и виртуального сектора обзора, определяемого телесным углом поля зрения экипажа ВС при посадке, наиболее подверженного слепящему воздействию повышенной яркости, не пересекаются, логическое устройство команды на включение датчика яркости и следящей системы не дает, а вырабатывает команду для информационного блока о передаче сообщения потребителям об отсутствии условий для слепящего воздействия солнца на экипаж при посадке с обеспечиваемым курсом.

В случае, когда регистрируемое датчиком значение величины яркости не превышает критические значения, логическое устройство вырабатывает команду для информационного блока об отсутствии условий возникновения ограниченной видимости, обусловленной слепящим воздействием солнца на экипаж, в целях информирования органов ОВД.

В результате на основе прогноза возникновения ограниченной посадочной видимости достигается технический результат: доведение до экипажей ВС и органов ОВД прогностической информации о возникновении и/или о наличии на посадке (взлете) экстремальных условий, угрожающих безопасности полетов в метеорологическом отношении.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Патент на изобретение 2147358 C1, Кл. F24J 2/42 «Автоматический приемник солнечной энергии» (Заявка: 98118282/06, 06.10.1998; Дата начала отсчета срока действия патента: 06.10.1998.) Опубликовано: 10.04.2000. Заявитель: Колесников Константин Дмитриевич; Автор: Колесников К.Д.; Патентообладатель: Колесников Константин Дмитриевич).

2. Патент на изобретение 2565805 C2, Кл. G01W 1/00 "Система предупреждения о слепящем воздействии низкорасположенного солнца на экипаж воздушного судна на посадке" (Заявка: 2013109598/28, 04.03.2013; Дата начала отсчета срока действия патента 04.03.2013) Опубликовано: 20.10.2015 Бюл. №29. Заявитель: Заболотников Геннадий Валентинович. Патентообладатель: Заболотников Г.В.).

3. Метеорологические условия ослепления экипажа воздушного судна при посадке. Заболотников Г.В. Автореф. дис. географ, наук, СПб.: РГГМУ. 2002. 14 с.

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению и предназначено для прогноза возникновения ограниченной посадочной видимости, обусловленной слепящим воздействием солнца, низко расположенного над горизонтом, на экипаж воздушного судна (ВС) при посадке (взлете). Технический результат – расширение функциональных возможностей. Для этого система содержит: - датчик яркости (1), телесный угол приемного устройства которого строго соответствует величине основного максимума яркости неба - околосолнечного ореола; - блок пороговой яркости (2), предназначенный для сопоставления значения измеренной яркости с верхним предельным значением яркости наблюдаемой поверхности нормальной операторской деятельности; - подсистему слежения (3); - логический блок (4); - информационный блок (5), посредством которого осуществляется доведение до экипажей ВС и органов облуживания воздушного движения (ОВД) прогностической информации о времени возникновения и продолжительности существования на посадочном курсе ограниченной видимости. При этом в систему входит: - подсистема слежения (3), обеспечивающая движение центральной оптической оси датчика яркости точно по траектории движения (8) центра солнечного диска (6) по небосводу в течение светового дня; - логический блок (4), обеспечивающий выдачу исполнительным механизмам устройства слежения команд на перемещение центральной оптической оси датчика яркости по отрезку траектории дневного движения центра солнечного диска по небосводу, а также выдачу сигнала в информационный блок о пересечении полей зрения датчика яркости и виртуального сектора, определяемого телесным углом поля зрения экипажа ВС при посадке (9), наиболее подверженного слепящему воздействию повышенной яркости. 1 ил.

Система прогноза возникновения ограниченной посадочной видимости, обусловленной слепящим воздействием солнца, низко расположенного над горизонтом, на экипаж воздушного судна (ВС) при посадке (взлете), содержащая датчик яркости (1), блок пороговой яркости (2), подсистему слежения (3), логический блок (4), информационный блок (5), отличающаяся тем, что:

в систему входит подсистема слежения (3), обеспечивающая движение центральной оптической оси датчика яркости точно по траектории движения (8) центра солнечного диска (6) по небосводу в течение светового дня;

в систему включен логический блок (4), обеспечивающий выдачу исполнительным механизмам подсистемы слежения команд на перемещение центральной оптической оси датчика яркости по отрезку траектории дневного движения центра солнечного диска по небосводу, начальная точка которого соответствует моменту времени текущих суток, предваряющего начало возможного возникновения явления на срок до полутора часов, а также выдачу сигнала в информационный блок о пересечении полей зрения датчика яркости и виртуального сектора, определяемого телесным углом поля зрения экипажа ВС при посадке (9), наиболее подверженного слепящему воздействию повышенной яркости.