ПОСАДОЧНО-ПОИСКОВАЯ ФАРА Российский патент 2023 года по МПК F21S41/141 B60Q1/06 

Изобретение относится к светотехнике, в частности, к электрооборудованию летательных аппаратов, а именно к посадочно-поисковой фаре вертолета, и может быть использовано, например, для отыскания посадочной площадки и выполнения посадки вертолета в условиях отсутствия наземных осветительных средств в ночное время и ухудшенных метеорологических условиях при низкой видимости во время сильного дождя или снегопада, а так же для освещения места аварийно-спасательных работ.

Развитие технологий освещения диктует разработку новых осветительных устройств, используемых в средствах передвижения, в частности в таких летательных аппаратах, как вертолеты. Благодаря появлению светоизлучающих диодов получают все большее предпочтение светодиодные фары, которые при низком энергопотреблении обладают повышенными яркостью и стабильностью светового излучения. Используемые ранее лампы накаливания заменяют светодиодными лампами, при этом в одном осветительном устройстве могут быть использованы светодиоды разных типов излучения - видимого диапазона длин волн, инфракрасного, ультрафиолетового и пр.

Известна посадочно-поисковая фара - осветительное устройство, содержащее расположенную в корпусе оптическую систему, состоящую из лампы-фары видимого диапазона длин волн и излучающих диодов инфракрасного диапазона, расположенных на разных сторонах оптической системы и разделенных между собой ребрами охлаждения. Светооптическая система может выдвигаться на любой угол в пределах 0-120° механизмом выпуска-уборки, а так же при помощи механизма поворота поворачиваться в обе стороны неограниченно. (Патент RU 57424 U1, F21S 8/10; F21V 9/00; F21Y 113/00, 2006 г.)

Недостатками известного устройства являются выделение в процессе эксплуатации избыточного количество тепла, а также наличие механического узла выпуска-уборки и недолговечный спиральный элемент лампы накаливания видимого света, что снижает надежность фары в процессе эксплуатации и сокращает ее межинтервальное обслуживание.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является вертолетная поисковая фара - осветительное устройство, которое содержит корпус с монтажной частью, выполненной с возможностью установки на вертолете, опору источника света внутри корпуса и, по меньшей мере, одну оптическую систему. Оптическая система содержит отражатель и группу, по меньшей мере, из двух источников света, которые расположены на опоре источника света. По меньшей мере, два источника света имеют разные характеристики светоизлучения. Отражатель может перемещаться между, по меньшей мере, двумя дискретными положениями, причем каждое положение связано с одним из источников света. В каждом положении отражатель отражает только свет, излучаемый соответствующим источником света. Прожектор вертолета содержит один исполнительный механизм, выполненный с возможностью выборочного перемещения отражателя между, по меньшей мере, двумя дискретными положениями. (Патент США 10683982 В2, F21S 41/765; F21S 41/32, 2020).

Недостатками известного осветительного устройства являются его недолговечность и повышенный вес из-за наличия исполнительного механизма для селективного перемещения отражателя между дискретными положениями, в которых отражатель отражает свет выбранного источника света.

Проблемой, решаемой настоящим изобретением, является создание многофункционального управляемого источника света, позволяющего избирательно переключаться между различными источниками излучаемого света.

Технический результат от использования предложенного устройства заключается в увеличении времени безотказной эксплуатации при одновременных повышении эффективности светового потока и снижении веса.

Проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что посадочно-поисковая фара содержит корпус с крышкой-радиатором с ребрами рассеивания и оптической системой, состоящей из отражателя с центральной осью, цоколя и светодиодов разных диапазонов излучения, при этом отражатель выполнен, по меньшей мере, из двух ступеней, отражающая поверхность каждой из которых представляет собой замкнутый контур, образованный участками внутренней поверхности, по меньшей мере, четырех параболоидов вращения, оси которых параллельны и равноудалены от центральной оси отражателя, каждая предыдущая ступень отражателя снабжена плоским кольцом, соединенным с последующей ступенью, плоское кольцо последней ступени является отбортовкой отражателя и соединено с крышкой-радиатором, цоколь установлен по центральной оси отражателя, выполнен, по меньшей мере, с четырьмя гранями и содержит на каждой грани в каждой ступени отражателя один или два светодиода, количество граней цоколя соответствует количеству участков внутренней поверхности отражателя, а светодиоды предыдущей ступени отражателя отделены от светодиодов последующей ступени экраном.

Предпочтительно, что участки внутренней поверхности каждой ступени отражателя выполнены одинаковыми.

В одном из предпочтительных вариантов исполнения посадочно-поисковой фары отражатель выполнен из двух ступеней, при этом на первой ступени отражателя используют светодиоды инфракрасного диапазона излучения, а на второй - видимого диапазона.

Еще в одном варианте исполнения посадочно-поисковой фары отражатель выполнен из трех ступеней, при этом на первой ступени отражателя используют светодиоды видимого диапазона излучения, на второй - инфракрасного диапазона, а на третьей ультрафиолетового.

Предпочтительно, что отбортовка отражателя соединена с крышкой-радиатором через теплопроводящий слой.

Изобретение поясняется чертежами.

Для большей наглядности соотношения между отдельными элементами на чертежах изменены.

На Фиг. 1 изображен вертикальный разрез посадочно-поисковой фары, содержащей отражатель, состоящий из двух ступеней; на Фиг. 2 - сборка посадочно-поисковой фары в аксонометрии; на Фиг. 3 - схематически изображена работа посадочно-поисковой фары в видимом диапазоне; 4 - то же в инфракрасном диапазоне.

Пример одного из предпочтительных вариантов осуществления изобретения.

Посадочно-поисковая фара (Фиг. 1) содержит корпус 1 с крышкой-радиатором 2 с ребрами рассеивания 3 и стеклом 4, зафиксированным кольцом 5 при помощи винтов 6. Внутри корпуса 1 на кронштейне 7, закрепленном на опорном кольце 8, установлена оптическая система, состоящая из двухступенчатого отражателя 9 с центральной осью (на чертеже не показана) и плоской горловиной 10 и четырехгранного цоколя 11, установленного по центральной оси отражателя 9 с расположенными на нем в первой ступени 15 отражателя 9 светодиодами инфракрасного диапазона излучения 12 и во второй ступени 18 отражателя 9 светодиодами видимого диапазона излучения 13, разделенными одни от других экраном 14. Отражатель 9, выполнен из двух ступеней, отражающая поверхность каждой из которых представляет собой замкнутый контур, образованный участками внутренней поверхности четырех одинаковых параболоидов вращения, оси которых параллельны и равноудалены от центральной оси отражателя 9. Первая ступень 15 отражателя 9 с внутренней областью отражения 16, снабжена плоским кольцом 17, которое соединено со второй ступенью 18 отражателя 9, с внутренней областью отражения 19. Вторая ступень 18 отражателя 9, снабжена плоским кольцом 20, являющимся отбортовкой отражателя 9, соединенным с крышкой-радиатором 2 через теплопроводящий слой 21. Четырехгранный цоколь 11 установлен по центральной оси отражателя 9, являющейся оптической осью, в плоской горловине 10 и закреплен посредством шайб 22. На каждой из четырех граней цоколя 11 в первой ступени 15 отражателя 9 расположено по два светодиода инфракрасного диапазона излучения 12, а во второй ступени 18 отражателя 9 - по два светодиода видимого диапазона излучения 13.

Оптическая система соединена с источником энергии, а именно с бортовой сетью летательного аппарата (на чертеже не показан), посредством кабеля 23 через контакты 24 и провода 25 и 26 со светодиодами инфракрасного 12 и видимого 13 диапазонов излучения соответственно.

Выполнение отражателя ступенчатым позволяет увеличить количество режимов его работы с использованием светодиодов разных типов излучения в каждой ступени для отдельного режима работы. Кроме того, такое выполнение отражателя позволяет снизить вес конструкции фары за счет исключения механизма привода смены режима.

Использование отражающей поверхности каждой ступени отражателя, представляющей замкнутый контур, образованный участками внутренней поверхности четырех и более одинаковых параболоидов вращения, оси которых параллельны и равноудалены от центральной оси отражателя, позволяет обеспечить равномерность светового потока за счет симметричного распределения силы света в пучке.

Количества участков внутренней поверхности каждой ступени отражателя меньше четырех недостаточно для обеспечения равномерности светового пучка.

Выбор количества участков внутренней поверхности каждой ступени отражателя больше четырех зависит от требуемого светового потока. При увеличении количества участков внутренней поверхности каждой ступени отражателя увеличивается количество граней цоколя, а соответственно, количество используемых светодиодов, что и приводит к увеличению светового потока.

Наличие одного или двух светодиодов на каждой грани цоколя 11 в каждой ступени отражателя 9 позволяет обеспечить эффективность использования светового угла светодиодов с пересекающимися световыми потоками. При количестве светодиодов на каждой грани цоколя больше двух происходит снижение осевой силы света при одновременном увеличении светового потока фары.

Наличие экранов, установленных между ступенями отражателя и отделяющих светодиоды разных типов излучения, позволяет независимо пользоваться всеми режимами работы фары без ухудшения качества освещаемой поверхности.

Выполнение всех участков внутренней поверхности каждой ступени отражателя одинаковыми не искажает симметричную форму пучка с сохранением высокой силы света.

Очередность расположения светодиодов на цоколе в конкретной ступени отражателя может быть произвольная, и определяет лишь порядок включения режимов фары, что не влияет на эффективность светового потока и надежность устройства.

Сборку фары (Фиг. 2) осуществляют следующим образом. Оптическую систему, содержащую отражатель 9, состоящий из двух ступеней с четырехгранным цоколем и смонтированными на нем светодиодами, разделенными одни от других экраном, фиксируют на опорном кольце 8 в корпусе 1 фары и прижимают крышкой-радиатором 2 с уплотнением (не показано). Затем устанавливают стекло 4, фиксируют его кольцом 5 при помощи винтов 6. После этого система готова к эксплуатации.

Работа посадочно-поисковой фары с двумя ступенями отражателя 9, отражающая поверхность каждой из которых представляет собой замкнутый контур, образованный участками внутренней поверхности четырех параболоидов вращения, оси которых параллельны и равноудалены от центральной оси отражателя, осуществляется следующим образом.

С борта летательного аппарата подают электроэнергию на выбранный источник света. Для работы посадочно-поисковой фары в видимом диапазоне (Фиг. З) при подаче питания через кабель 23, контакты 24 и провод 26 включаются восемь светодиодов видимого диапазона излучения 13, которые работают на внутренней отражающей поверхности 19 второй ступени 18 отражателя 9. Каждые два светодиода 13 на одной из четырех граней цоколя 11 располагаются в фокусе на оси одного из участков внутренней поверхности одного параболоида вращения отражающей поверхности второй ступени отражателя 9. Расположенные в фокусе источники излучения направляют его вдоль оптической оси отражателя 9 через стекло 4. При включении инфракрасного режима работы (Фиг. 4), питание видимого диапазона выключается. Подается питание через кабель 23, контакты 24 и провод 25, включаются восемь светодиодов видимого диапазона излучения 12, которые работают на внутренней отражающей поверхности 16 первой ступени 15 отражателя 9. Каждый светодиод 12 на одной из четырех граней цоколя 11 располагается в фокусе на оси одного из участков внутренней поверхности одного параболоида вращения отражающей поверхности первой ступени отражателя 9. Расположенные в фокусе источники излучения направляют его вдоль оптической оси отражателя 9 через стекло 4. Экран 14 установлен для устранения аберраций между фокусами. Крышка-радиатор 2 с ребрами 3, герметизирует и защищает отражатель 9 от пыли и повреждений стеклом 4.

Аналогично работает посадочно-поисковая фара с отражателем, содержащим три и более ступени. Работа оптической системы в составе фары всегда предполагает использование только одного канала питания. Так, например, с трехступенчатым отражателем с использованием на первой ступени отражателя светодиодов видимого диапазона излучения, на второй - инфракрасного диапазона, на третьей ступени могут быть использованы светодиоды ультрафиолетового диапазона излучения для отпугивания птиц, при взлете и посадке летательного аппарата.

Осуществление теплоотвода за счет передачи теплового потока от светодиодов на крышку-радиатор через отбортовку алюминиевого отражателя, позволяет снимать избыточное количество тепла, при этом, за счет отсутствия отдельного радиатора, снижается вес конструкции фары.

Наличие теплопроводящего слоя между отбортовкой отражателя и крышкой-радиатором позволяет увеличить площадь их соприкосновения и теплопередачу между отражателем и крышкой-радиатором.

Таким образом, создана облегченная многофункциональная посадочно-поисковая фара, в частности, для вертолета, которая позволяет избирательно переключаться между различными характеристиками излучаемого света, с увеличенным временем безотказной эксплуатации за счет использования светодиодов разных диапазонов излучения, при одновременном повышении эффективности светового потока и надежности выполнения посадки вертолета, в том числе, в условиях отсутствия наземных осветительных средств в ночное время и ухудшенных метеорологических условиях при низкой видимости во время сильного дождя или снегопада, а так же для освещения места аварийно-спасательных работ.

Изобретение относится к светотехнике, в частности к электрооборудованию летательных аппаратов, а именно к посадочно-поисковой фаре вертолета. Заявленная посадочно-поисковая фара содержит корпус с крышкой-радиатором с ребрами рассеивания и оптической системой, состоящей из отражателя с центральной осью, цоколя и светодиодов разных диапазонов излучения. При этом отражатель выполнен по меньшей мере из двух ступеней, отражающая поверхность каждой из которых представляет собой замкнутый контур, образованный участками внутренней поверхности по меньшей мере четырех параболоидов вращения, оси которых параллельны и равноудалены от центральной оси отражателя, каждая предыдущая ступень отражателя снабжена плоским кольцом, соединенным с последующей ступенью, плоское кольцо последней ступени является отбортовкой отражателя и соединено с крышкой-радиатором. Цоколь установлен по центральной оси отражателя, выполнен по меньшей мере с четырьмя гранями и содержит на каждой грани в каждой ступени отражателя один или два светодиода, количество граней цоколя соответствует количеству участков внутренней поверхности отражателя, а светодиоды предыдущей ступени отражателя отделены от светодиодов последующей ступени экраном. Технический результат - увеличение времени безотказной эксплуатации при одновременном повышении эффективности светового потока и снижении веса. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Посадочно-поисковая фара, характеризующаяся тем, что содержит корпус с крышкой-радиатором с ребрами рассеивания и оптической системой, состоящей из отражателя с центральной осью, цоколя и светодиодов разных диапазонов излучения, при этом отражатель выполнен по меньшей мере из двух ступеней, отражающая поверхность каждой из которых представляет собой замкнутый контур, образованный участками внутренней поверхности по меньшей мере четырех параболоидов вращения, оси которых параллельны и равноудалены от центральной оси отражателя, каждая предыдущая ступень отражателя снабжена плоским кольцом, соединенным с последующей ступенью, плоское кольцо последней ступени является отбортовкой отражателя и соединено с крышкой-радиатором, цоколь установлен по центральной оси отражателя, выполнен по меньшей мере с четырьмя гранями и содержит на каждой грани в каждой ступени отражателя один или два светодиода, количество граней цоколя соответствует количеству участков внутренней поверхности отражателя, а светодиоды предыдущей ступени отражателя отделены от светодиодов последующей ступени экраном.

2. Посадочно-поисковая фара по п. 1, отличающаяся тем, что участки внутренней поверхности каждой ступени отражателя выполнены одинаковыми.

3. Посадочно-поисковая фара по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что отражатель выполнен из двух ступеней.

4. Посадочно-поисковая фара по п. 3, отличающаяся тем, что на первой ступени отражателя используют светодиоды инфракрасного диапазона излучения, а на второй - видимого диапазона.

5. Посадочно-поисковая фара по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что отражатель выполнен из трех ступеней.

6. Посадочно-поисковая фара по п. 5, отличающаяся тем, что на первой ступени отражателя используют светодиоды видимого диапазона излучения, на второй - инфракрасного диапазона, а на третьей ультрафиолетового.

7. Посадочно-поисковая фара по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что отбортовка отражателя соединена с крышкой-радиатором через теплопроводящий слой.