Устройство контроля работы навигационных огней Российский патент 2023 года по МПК G08G3/00 G01R31/08 

Заявляемое техническое решение относится к судовой электротехнике, в частности, к вопросам эксплуатации судов и может быть использовано для контроля работы навигационных огней.

В соответствии с положениями конвенции о Международных правилах предупреждения столкновений судов в море (МППСС-72) Международной морской организации (ИМО) каждое судно, совершающее международный рейс, должно нести на своём борту специальные светотехнические устройства - так называемые навигационные огни. По соображениям безопасности судоходства данные фонари в порядке, описанном в указанной конвенции, должны работать, т.е. светить, начиная от захода солнца и, по крайней мере, вплоть до его восхода.

Аналогичные положения относительно навигационных огней, их работы, назначения и размещения на судне содержатся также в действующих на акваториях Российской Федерации Правилах плавания по внутренним водным путям.

На современном флоте навигационные огни, как правило, электрические. Они включаются и отключаются из рулевой рубки судна. При этом, опять-таки по соображениям безопасности мореплавания, дабы не ослеплять людей, несущих вахту на мостике, светить они должны так, чтобы не засвечивать рулевую рубку.

Таким образом, каждую ночь на судне возникает не совсем тривиальная проблема - контролировать работу навигационных огней от заката солнца и до его восхода.

При этом известны:

- «Устройство для включения и контроля судовых ламп сигнально-отличительных фонарей», см. описание к авторскому свидетельству (а.с.) SU 943806 A1, опубликовано: 1982.07.15;

- «Устройство для включения и контроля судовых ламп сигнально-отличительных фонарей», см. описание к а.с. SU 1096683 A, опубликовано: 07.06.84, Бюл. № 21;

- «Устройство для включения и контроля судовых ламп сигнально-отличительных фонарей», см. описание к а.с. SU 1150640 A, опубликовано: 15.04.85, Бюл. № 14.

При всех различиях в схемах, зарегистрированных в указанных а.с., все перечисленные технические решения, являющиеся для заявляемого аналогами, по существу только контролируют ток, протекающий через электрическую лампу, установленную в сигнально-отличительном фонаре.

Разумеется, при номинальной мощности используемых в навигационных огнях ламп накаливания в несколько десятков ватт протекающие по ним токи обеспечивали возможность достаточно устойчиво отличать работающую лампу от отключенной или вышедшей из строя.

В настоящее время на флоте всё более широкое применение находят светодиодные лампы. Они значительно надёжнее в сравнении с лампами накаливания, поскольку имеют куда большее время наработки на отказ.

Однако, как известно, всё, что создано руками человека, когда-то выйдет из строя. Разумеется, светодиодные лампы тоже не являются исключением из этого принципа.

Взамен потребляемой лампой накаливания мощности в несколько десятков ватт светодиодная лампа обеспечивает такую же светимость, потребляя из сети всего несколько ватт.

Соответственно, на порядок уменьшаются и токи, протекающие через них. Учитывая немалую длину кабеля, соединяющего навигационный огонь с его переключателем в рулевой рубке судна, отличать работающую светодиодную лампу от вышедшей из строя в такой ситуации становится значительно сложнее.

Данная задача осложняется ещё и тем, что внутри каждой светодиодной лампы размещается электронная схема, обеспечивающая светодиоды питанием требуемого номинала. В зависимости от использованной в конкретной лампе схемы токи, потребляемые из сети в случае, когда лампа светит, в абсолютных величинах (т.е. «в амперах») могут не очень сильно отличаться от тех токов, которые из сети будет потреблять схема питания вышедшей из строя светодиодной лампы.

Ввиду перечисленных обстоятельств гораздо более достоверным было бы контролировать сам факт, светит или нет соответствующий навигационный огонь на судне.

В качестве прототипа для заявляемого технического решения было использовано «Устройство для управления навигационными огнями», представленное в а.с. SU 1659982 A1 и опубликованное 30.06.91. Бюл. № 24.

Рассматриваемое техническое решение помимо прочего содержит фотодетектор, расположенный так, чтобы быть освещенным работающей лампой, устанавливаемой в навигационном огне, генератор и источник питания, а также ещё ряд элементов. Оно предназначалось для использования на водных путях - в знаках навигационного ограждения. Контроль того, работает огонь или нет, при этом предполагался визуальный.

Именно это становится существенным недостатком данной схемы, использованной в качестве прототипа для заявляемого технического решения, в случае его применения на судне - невозможность в автоматическом режиме членам экипажа контролировать работу включенных навигационных огней. У специалистов, несущих вахту в рулевой рубке, хватает других обязанностей по обеспечению безопасности судоходства.

Соответственно, технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в обеспечении возможности судовому персоналу контролировать работу навигационных огней судна в автоматическом режиме.

Заявленный технический результат достигается следующим образом.

Устройство контроля работы навигационных огней содержит фотодетектор, генератор и источник питания.

Входы источника питания соединены с питающими проводниками электрической лампы, устанавливаемой в навигационном огне. Выход источника питания соединён с генератором, вход которого соединён с выходом фотодетектора. Выход генератора соединён с одним из питающих проводников электрической лампы, устанавливаемой в навигационном огне.

Кроме того, в устройство введены коммутатор с общим проводом и числом переключателей, не меньшим количества навигационных огней на судне, и дешифратор, включающий в себя число ячеек, также не меньшее количества навигационных огней на судне.

Питающие проводники электрической лампы, устанавливаемой в каждом навигационном огне, соединены с соответствующими переключателями коммутатора.

Каждая ячейка дешифратора соединена с общим проводом коммутатора и содержит конденсатор, последовательно с которым соединена первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с соответствующими входами мостовой выпрямительной схемы, соответствующий выход которой соединён с затвором полевого транзистора, исток которого соединён с первой клеммой источника постоянного напряжения.

Сток полевого транзистора соединён с первой клеммой потенциометра, а также с первой клеммой обмотки реле. Вторая клемма потенциометра соединена со входом светодиода, выход которого соединён со второй клеммой источника постоянного напряжения, с которой также соединена вторая клемма обмотки реле. При этом размыкающий контакт реле последовательно соединён с замыкающим контактом соответствующего переключателя коммутатора.

Пример реализации заявляемого технического решения иллюстрируется на фиг. 1, где представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

На фиг. 1 обозначены: электрическая лампа «1», фотодетектор «2», генератор «3», источник питания «4», замыкающий контакт переключателя коммутатора «5», обмотка реле «6», светодиод «7», потенциометр «8», полевой транзистор «9», выпрямительный мост «10», трансформатор «11», конденсатор «12», дешифратор «13», коммутатор навигационных огней «14», а также общий провод коммутатора навигационных огней и дешифратора «15».

На случай обесточивания судна или отказа любой из ламп, работающих от напряжения 220 В, все его навигационные огни в обязательном порядке дублируются фонарями, укомплектованными лампами, которые могут работать от аккумулятора(ов). На фиг. 1 данное обстоятельство обозначено той частью схемы, которая обозначена как «12 В». Это номинальное напряжение использованного(ых) аккумулятора(ов).

Между перечисленными элементами установлены следующие соединения.

В каждом навигационном огне рядом с лампой «1» установлена электронная схема, состоящая из фотодетектора «2», выход которого соединён с входом генератора «3». Фотодетектор «2» располагается так, чтобы на него попадал свет от лампы «1». При этом фотодетектор «2» не должен засвечиваться наружным по отношению к навигационному огню светом.

Выход генератора «3» соединён с одним из проводов, питающих лампу «1». Источник питания «4» также соединён с питающими проводами лампы «1». Коммутатор «14» соединён с дешифратором «13» общим проводом «15».

Помимо пары замыкающих контактов, представленных на фиг. 1 внутри коммутатора «14», у каждого переключателя должен быть, по крайней мере, ещё один замыкающий контакт, необходимый для работы используемой на судне аварийно-предупредительной сигнализации (АПС). На фиг. 1 данный контакт обозначен как «5». Он расположен на том участке схемы, где раскрывается устройство одной из ячеек дешифратора «13».

Управление навигационными огнями на судне осуществляется из рулевой рубки с помощью коммутатора навигационных огней «14». Для включения, как и отключения каждого навигационного огня следует повернуть соответствующий переключатель в коммутаторе «14».

Число переключателей в коммутаторе «14» должно быть не меньшим количества навигационных огней на судне. По соображениям снижения вероятности ошибки судового персонала, рукоятки управления каждым переключателем следует располагать в рулевой рубке на консоли, в рамках мнемосхемы, изображающей силуэт судна, таким образом, чтобы судовой специалист мог легко определить, какой из навигационных огней он включает или отключает.

Дешифратор «13» укомплектован числом ячеек, не меньшим количества навигационных огней на судне. Как уже отмечалось, электронная схема одной из таких ячеек представлена на фиг. 1. Она содержит конденсатор «12», последовательно с которым соединена первичная обмотка трансформатора «11». Его вторичная обмотка соединена с соответствующими входами мостовой выпрямительной схемы «10».

Соответствующий выход мостовой выпрямительной схемы «10» соединён с затвором полевого транзистора «9». Его исток соединён с первой клеммой источника постоянного напряжения. Сток полевого транзистора «9» соединён с первой клеммой потенциометра «8», а также с первой клеммой обмотки реле «6».

Вторая клемма потенциометра «8» соединена с входом светодиода «7», выход которого соединён с второй клеммой источника постоянного напряжения. С ней же соединена вторая клемма обмотки реле «6». При этом размыкающий контакт реле последовательно соединён с замыкающим контактом «5» соответствующего переключателя коммутатора.

Также по соображениям снижения вероятности ошибки судового персонала светодиоды («7»), как и рукоятки управления потенциометрами («8») было бы лучше всего разместить на той же мнемосхеме, изображающей силуэт судна, рядом с рукоятками управления соответствующими переключателями навигационных огней.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Перед заходом солнца лицо, несущее вахту в рулевой рубке, поворотом переключателей на коммутаторе навигационных огней «14» должно включить навигационные огни, соответствующие условиям плавания (стоянки) судна.

Подача питания вызывает загорание лампы «1», а также запуск источника питания «4» в соответствующем фонаре. От света лампы «1» сработает фотодетектор «2», который запустит генератор «3». Генератор «3» в каждом фонаре должен быть настроен на выработку сигналов своей частоты, отличной от тех, на которые настроены аналогичные генераторы, размещённые в фонарях всех остальных навигационных огней.

Выработанный генератором «3» сигнал высокой частоты через питающий провод лампы «1» и общий провод «15» коммутатора «14» поступит на входы ячеек дешифратора «13».

Ёмкость конденсатора «12» вместе с индуктивностью подключенного последовательно с ним трансформатора «11» образуют колебательный контур, имеющий так называемую собственную (резонансную) частоту.

В ходе настройки предлагаемого устройства собственные частоты колебательных контуров каждой из ячеек дешифратора «13» должны быть согласованы с частотами генераторов «3», размещенных в фонарях соответствующих навигационных огней.

При совпадении частоты сигнала, выработанного генератором «3», с собственной частотой соответствующей ячейки дешифратора «13» в контуре, состоящем из конденсатора «12» и трансформатора «11», возникает так называемый резонанс напряжений.

Переменное напряжение, созданное вторичной обмоткой трансформатора «11», подаётся на выпрямительный мост «10». Выпрямленное напряжение, в свою очередь, подаётся на затвор полевого транзистора «9».

В качестве транзистора «9» следует использовать так называемый полевой транзистор с индуцированным каналом. Работая в ключевом режиме, он перейдёт из «закрытого» в проводящее состояние и подаст питание к обмотке реле «6», а также светодиоду «7».

Светодиод «7» своим светом будет информировать лиц, несущих вахту в рулевой рубке, о том, что соответствующий навигационный огонь зажёгся. Включённый последовательно со светодиодом «7» потенциометр «8» служит для изменения, например, для уменьшения яркости светодиода - чтобы не слепить вахтенных в ночное время.

Реле «6» служит для обеспечения автоматического контроля свечения навигационного огня. Если контролируемый навигационный огонь по каким-либо причинам погаснет, фотодетектор «2» отключит генератор «3». Создававшийся генератором «3» сигнал высокой частоты перестанет поступать к соответствующей ячейке дешифратора «13». Резонанс напряжений между конденсатором «12» и трансформатором «11» пропадёт. Полевой транзистор «9» вернётся в своё «закрытое» (не проводящее) состояние. Обмотка реле «6» будет обесточена. Размыкающий контакт реле «6» замкнётся.

В аварийно-предупредительной сигнализации судна появится цепь, состоящая из замкнутых контактов - контакта «соответствующего» переключателя коммутатора «5» и размыкающего контакта реле «6», что должно интерпретироваться как ситуация, когда требуемый навигационный огонь должен, но не светит.

В подобных ситуациях судовая АПС должна будет запустить звуковую сигнализацию и, по запросу, также визуальную - чтобы вахтенный персонал смог отреагировать. Например, включив взамен фонаря, работавшего от сети 220 В, но с перегоревшей лампой, соответствующий фонарь, получающий питание от аккумулятора(ов).

Представленное описание позволяет вполне однозначно утверждать, что реализация заявляемого технического решения несомненно обеспечивает решение поставленной задачи.

Благодаря вновь введенным в устройстве - прототипе элементам и связям экипажу судна безусловно обеспечена возможность контролировать работу включенных навигационных огней судна в автоматическом режиме.

Таким образом, судовой персонал освобождается от исполнения в принципе рутинной функции, которая вместе с тем весьма важна для обеспечения безопасности судоходства. Тем самым снижается вероятность возникновения ошибки в действиях моряков, не редко иначе называемой «человеческим фактором».

Изобретение относится к устройству контроля работы навигационных огней. Устройство содержит фотодетектор, генератор и источник питания. Входы источника питания соединены с питающими проводниками электрической лампы. Лампа устанавливается в навигационном огне. Выход источника питания соединён с генератором. Вход генератора соединён с выходом фотодетектора. Выход генератора соединён с одним из питающих проводников электрической лампы. Питающие проводники электрической лампы, устанавливаемой в навигационном огне, соединены с соответствующим переключателем коммутатора. Каждая ячейка дешифратора соединена с общим проводом коммутатора и содержит конденсатор, последовательно с которым соединена первичная обмотка трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора соединена с соответствующими входами мостовой выпрямительной схемы, соответствующий выход которой соединён с затвором полевого транзистора. Исток транзистора соединён с первой клеммой источника постоянного напряжения. Сток полевого транзистора соединён с первой клеммой потенциометра и первой клеммой обмотки реле. Вторая клемма потенциометра соединена со входом светодиода, выход которого соединён со второй клеммой источника постоянного напряжения, с которой также соединена вторая клемма обмотки реле. Размыкающий контакт реле последовательно соединён с замыкающим контактом соответствующего переключателя коммутатора. Достигается автоматический контроль работы навигационных огней судна. 1 ил.

Устройство контроля работы навигационных огней, содержащее фотодетектор, генератор и источник питания, отличающееся тем, что входы источника питания соединены с питающими проводниками электрической лампы, устанавливаемой в навигационном огне, выход источника питания соединён с генератором, вход которого соединён с выходом фотодетектора, выход генератора соединён с одним из питающих проводников электрической лампы, устанавливаемой в навигационном огне, кроме того, в устройство введены коммутатор с общим проводом и числом переключателей, не меньшим количества навигационных огней на судне, и дешифратор, включающий в себя число ячеек, не меньшее количества навигационных огней на судне, причем питающие проводники электрической лампы, устанавливаемой в навигационном огне, соединены с соответствующим переключателем коммутатора, а каждая ячейка дешифратора соединена с общим проводом коммутатора и содержит конденсатор, последовательно с которым соединена первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с соответствующими входами мостовой выпрямительной схемы, соответствующий выход которой соединён с затвором полевого транзистора, исток которого соединён с первой клеммой источника постоянного напряжения, сток полевого транзистора соединён с первой клеммой потенциометра, а также с первой клеммой обмотки реле, вторая клемма потенциометра соединена со входом светодиода, выход которого соединён со второй клеммой источника постоянного напряжения, с которой также соединена вторая клемма обмотки реле, при этом размыкающий контакт реле последовательно соединён с замыкающим контактом соответствующего переключателя коммутатора.