ITBO20090144A1 - Dispositivo per indicare il percorso di avvicinamento ad una pista aeroportuale - Google Patents

Description

DISPOSITIVO PER INDICARE IL PERCORSO DI AVVICINAMENTO AD UNA PISTA AEROPORTUALE

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si inquadra nel settore tecnico dei dispositivi luminosi, noti anche come PAPIs (Precision Approach Path Indicator system), installati nelle piste aeroportuali per indicare ai piloti degli aeromobili in volo il percorso di avvicinamento alla pista di atterraggio ai fini dell’espletamento della corretta procedura di atterraggio. In dettaglio, il percorso di avvicinamento à ̈ rappresentabile da un intervallo di valori di pendenza, e la pendenza che deve assumere l’aeromobile deve essere compresa all’interno di questo intervallo di valori durante la fase di avvicinamento alla pista aeroportuale; il corretto percorso di avvicinamento viene segnalato al pilota dell’aeromobile in volo tramite appunto dispositivi PAPI installati a fianco della pista di atterraggio.

Ciascun dispositivo PAPI comprende sorgenti luminose formate da lampade alogene o, più recentemente, da diodi ad emissione di luce (LED) per emettere un fascio di luce bianca ed un fascio di luce rossa (colori stabiliti dalle normative attuali) in regioni di spazio separate da un piano di transizione avente un prestabilito angolo rispetto al piano orizzontale individuato dal terreno: a titolo esemplificativo, se il pilota vede una luce bianca significa che si trova al disopra del piano di transizione, se vede una luce rossa significa che si trova al disotto del piano di transizione.

In termini pratici, in ogni pista di atterraggio risultano installati due o quattro dispositivi PAPI disposti secondo una fila perpendicolare alla pista di atterraggio medesima per emettere ciascuno due corrispondenti fasci di luce bianca e rossa rispetto ad un relativo piano di transizione orientato opportunamente rispetto al piano orizzontale del terreno. La regione di spazio delimitata da due piani di transizione può così individuare il percorso di avvicinamento sotto forma di segnalazioni luminose generate dai PAPI.

A titolo esemplificativo, installazioni comprendenti due dispositivi PAPI possono essere disposte in modo che il pilota dell’aeromobile in volo in avvicinamento alla pista di atterraggio possa vedere: una luce di colore rosso ed una luce di colore bianco se l’aeromobile si trova sul percorso corretto di avvicinamento; entrambe le luci bianche se l’aeromobile si trova al disopra del percorso corretto di avvicinamento; entrambe le luci rosse se l’aeromobile si trova al disotto del percorso corretto di avvicinamento.

Considerazioni analoghe possono essere svolte nel caso di installazioni comprendenti quattro dispositivi PAPI.

Un primo dispositivo PAPI di tipo convenzionale comprende un telaio di forma scatolare, una sorgente luminosa costituita da una lampada alogena o da una pluralità di diodi LED per emettere un fascio di luce bianca, una lente di proiezione ed un filtro disposto sul piano focale della lente di proiezione per filtrare una parte del fascio di luce emesso dalla sorgente luminosa, in modo che siano convogliati verso la lente di proiezione un fascio di luce bianca ed un fascio di luce rossa. La opportuna orientazione del telaio del dispositivo permette di regolare l’inclinazione del piano di transizione fra la luce bianca e quella rossa.

Un inconveniente di questa soluzione tecnica à ̈ dovuto al fatto che il piano di transizione definito tramite l’impiego del filtro in realtà à ̈ costituito da una zona di transizione di una certa ampiezza angolare; come conseguenza, se l’aeromobile in volo in avvicinamento alla pista si trova in corrispondenza di uno dei piani di transizione che delimitano il percorso di avvicinamento, il pilota vedrà una luce di segnalazione del PAPI di un colore rosa e per questo non riceverà un’informazione chiara circa la posizione precisa dell’aeromobile rispetto al percorso di avvicinamento. E’ pertanto molto importante cercare di ridurre lo spessore di tale zona di transizione; a tale scopo le normative stabiliscono un’ampiezza massima entro cui tale zona di transizione deve essere contenuta. Il brevetto US 7,375,653 divulga un dispositivo PAPI in grado di soddisfare le sopra menzionate prescrizioni normative. Tale dispositivo comprende: una lente di proiezione; un componente riflettente costituito da due superfici riflettenti, prima e seconda, sostanzialmente planari e disposte ad un angolo di novanta gradi fra loro; una pluralità di primi diodi LED di colore rosso disposti in modo che il fascio di luce emesso sia riflesso dalla prima superficie riflettente e convogliato attraverso il piano focale della lente di proiezione; una pluralità di secondi diodi LED di colore bianco disposti in modo che il fascio di luce emesso sia riflesso dalla seconda superficie riflettente e convogliato attraverso il piano focale della lente di proiezione. Le due superfici riflettenti del componente riflettente si incontrano per formare un segmento; il componente riflettente à ̈ disposto in modo che il relativo spigolo o segmento menzionato sia contenuto nel piano focale della lente di proiezione. Ciò garantisce una separazione netta fra il fascio di luce di colore bianco ed il fascio di luce di colore rosso, cosicché la zona di transizione fra i due colori sia limitata e soddisfi i requisiti imposti dalle normative vigenti.

Un inconveniente di questa soluzione tecnica à ̈ legato al fatto che un componente riflettente del tipo summenzionato assorbe generalmente una quantità di luce incidente pari al 10-15%. Ciò à ̈ aggravato dal fatto che i diodi LED di colore rosso, inoltre, presentano generalmente una efficienza luminosa limitata, comunque sensibilmente inferiore rispetto a quella dei diodi LED bianchi.

Come conseguenza, per generare un determinato fascio luminoso di luce rossa occorre tenere conto sia della efficienza limitata dei diodi LED di colore rosso e sia del rendimento del componente riflettente.

Lo scopo della presente invenzione consiste pertanto nell’ideare una soluzione tecnica in grado di superare il summenzionato inconveniente, al fine di conseguire un risparmio energetico significativo a parità di flusso luminoso emesso dal dispositivo PAPI. S’intende perseguire questo scopo proponendo altresì una soluzione tecnica i cui costi di implementazione siano contenuti rispetto alle soluzioni di tipo noto, o che siano per lo meno controbilanciati rispetto al risparmio energetico che si vuole conseguire.

I suddetti scopi sono ottenuti tramite un dispositivo per indicare al pilota di un aeromobile in volo il percorso di avvicinamento ad una pista aeroportuale, in accordo con la rivendicazione 1, comprendente: primi mezzi di illuminazione per emettere un primo fascio di luce; secondi mezzi di illuminazione per emettere un secondo fascio di luce; una lente di proiezione; caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente: un elemento riflettente disposto in modo che una superficie riflettente di quest’ultimo: rifletta detto secondo fascio di luce e lo convogli attraverso il citato piano focale verso la citata lente di proiezione; nonché presenti un relativo bordo che giace sostanzialmente sul citato piano focale per dividere quest’ultimo in due regioni distinte, detti primi mezzi di illuminazione essendo disposti per convogliare il citato primo fascio di luce direttamente attraverso il citato piano focale verso la citata lente di proiezione.

I primi 6 e secondi 9 mezzi di illuminazione sono preferibilmente diodi ad emissione di luce (LED), rispettivamente almeno un primo diodo LED ed almeno un secondo diodo LED, ma in generale si potrebbero impiegare altre sorgenti luminose, per esempio laser o VCSELs.

Detto almeno un primo diodo LED à ̈ pertanto disposto per convogliare direttamente il fascio di luce da esso generato attraverso il piano focale della lente di proiezione verso la lente stessa, senza incidere l’elemento riflettente; vantaggiosamente, ciò comporta un indubbio risparmio energetico che à ̈ tanto più evidente nel caso in cui il citato almeno un primo diodo LED à ̈ scelto per emettere una luce rossa. Come precisato nella parte introduttiva, infatti, i diodi LED rossi hanno una bassa efficienza luminosa per cui à ̈ importante che il fascio luminoso da essi generato non venga ridotto da componenti intermedi quali in questo caso l’elemento riflettente.

In altre parole per ottenere una luminosità prestabilita (imposta per esempio dalle normative vigenti) del fascio luminoso di colore rosso, la presente invenzione richiede l’impiego di un minore numero di diodi LED rossi rispetto alla soluzione tecnica di cui al brevetto US 7,375,653; ne consegue quindi un vantaggio in termini economici (risparmio energetico e minore numero di componenti impiegati) e di un minore ingombro della scheda che monta i diodi LED rossi e quindi del telaio che la riceve.

L’elemento riflettente à ̈ pertanto disposto per non intersecare i raggi luminosi emessi da detto almeno un primo diodo LED; preferibilmente, lenti di concentrazione od ottiche aggiuntive di tipo convenzionale possono essere addizionalmente disposte davanti a detto almeno un primo diodo LED in modo che i raggi luminosi emessi da quest’ultimo siano meglio convogliati verso il piano focale della lente realizzando un fascio luminoso più uniforme ed intenso.

L’elemento riflettente à ̈ altresì disposto in modo che la relativa superficie riflettente: rifletta il fascio luminoso emesso dall’almeno un secondo diodo LED per convogliare il fascio luminoso emesso da quest’ultimo verso il piano focale della lente di proiezione; e presenti un bordo o lato 13 che giace sostanzialmente sul piano focale per dividere quest’ultimo in due regioni distinte. In questo modo à ̈ possibile realizzare una separazione netta sul piano focale fra il fascio luminoso di luce emesso dall’almeno un primo diodo LED ed il fascio luminoso di luce emesso dall’almeno un secondo diodo LED. Il secondo diodo LED à ̈ preferibilmente scelto per emettere una luce di colore bianco.

Altre vantaggiose forme di realizzazione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti da 6 a 8.

Forme di realizzazione specifiche dell’invenzione, e vantaggiose caratteristiche tecnico-funzionali correlate a tali forme di realizzazione solo in parte derivabili dalla descrizione suesposta, saranno descritte nel seguito della presente trattazione, in accordo con quanto riportato nelle rivendicazioni e con l’ausilio delle allegate tavole di disegno, nelle quali:

- la figura 1 Ã ̈ una vista laterale schematica del dispositivo oggetto della presente invenzione;

- la figura 2 à ̈ una vista laterale schematica del dispositivo oggetto dell’invenzione in accordo con una variante realizzativa.

Con riferimento alla figura 1, si sono indicate con 1A e 1B una prima ed una seconda parete del telaio, rappresentato solo parzialmente, del dispositivo oggetto della presente invenzione. Il telaio ha la forma di un involucro, ed à ̈ per esempio di tipo scatolare. La superficie interna delle pareti 1A, 1B, nonché delle pareti del telaio che non sono state rappresentate, à ̈ ad esempio di colore nero per assorbire la luce incidente; la prima 1A e la seconda 1B parete sono ad esempio rispettivamente perpendicolare e parallela all’asse A della lente di proiezione, la quale à ̈ solidale al telaio ed à ̈ stata indicata con il riferimento 2.

Con il riferimento numerico 3 Ã ̈ stato invece indicato il piano focale 3 della lente di proiezione 2.

In alternativa all’impiego di una sola lente di proiezione 2 à ̈ possibile utilizzare più lenti opportunamente disposte fra di loro (soluzione non rappresentata).

Una pluralità 4 di diodi LED rossi 6 (ma altre sorgenti luminose potrebbero essere previste in alternativa), per esempio una quindicina, sono montati su una prima scheda elettronica 5; la prima scheda elettronica 5 à ̈ preferibilmente montata direttamente alla seconda parete 1B per meglio favorire la dissipazione del calore prodotto dai diodi LED rossi 6 durante il loro funzionamento; la prima scheda elettronica 5 à ̈ sostanzialmente perpendicolare all’asse della lente di proiezione 2, mentre i diodi LED rossi 6 sono invece disposti per emettere un fascio luminoso avente una direzione parallela all’asse della lente di proiezione 2. Una ottica di concentrazione 7 à ̈ ad esempio disposta davanti ai diodi LED rossi 6 per meglio concentrare i fasci luminosi emessi da questi ultimi sul piano focale 3 della lente di proiezione e/o per rendere più uniforme il fascio luminoso.

Una pluralità 8 di diodi LED bianchi 9, per esempio una quindicina, sono montati su una seconda scheda elettronica 10; la seconda scheda elettronica 10 à ̈ preferibilmente montata direttamente alla prima parete laterale 1A per favorire vantaggiosamente la dissipazione del calore prodotto dai diodi LED bianchi 9 durante il loro funzionamento; la seconda scheda elettronica 10 à ̈ sostanzialmente allineata all’asse della lente di proiezione 2, mentre i diodi LED bianchi 9 sono invece disposti per emettere un fascio luminoso avente una direzione perpendicolare rispetto all’asse della lente di proiezione 2. Una ottica di concentrazione 11 à ̈ per esempio disposta davanti ai diodi LED bianchi 9 per meglio concentrare i fasci luminosi emessi da questi ultimi sul piano focale 3 della lente di proiezione e/o per rendere più uniforme il fascio luminoso.

Un elemento riflettente o specchio 12 comprendente una superficie riflettente 14 à ̈ disposto in modo che una relativa estremità 13 incontri il piano focale 3 della lente di proiezione 2 ed à ̈ orientato per riflettere il fascio luminoso emesso dai diodi LED bianchi 9 e convogliarlo attraverso il piano focale 3 della lente di proiezione 2. In altre parole, la estremità 13 dell’elemento riflettente 12 si identifica in un bordo o lato di estremità della superficie riflettente 14 che giace nel piano focale 3 per dividere quest’ultimo in due regioni distinte H, K. In accordo con la figura 1, la superficie riflettente 14 à ̈ orientata secondo un angolo di quarantacinque gradi rispetto al piano focale 3.

La superficie riflettente 14 à ̈ ad esempio piana; in alternativa essa può essere concava per meglio concentrare il fascio luminoso diretto verso la lente di proiezione 2.

La maggior parte dei raggi luminosi emessi dai diodi LED rossi 6 attraversa direttamente il piano focale 3 della lente di proiezione 2; la restante parte di raggi luminosi emessi dai diodi LED rossi 6 che non attraversa il piano focale 3 incide invece sulle pareti del telaio o sulla superficie posteriore 15 dello specchio 12. I raggi luminosi che incidono sulle pareti del telaio vengono assorbiti dalle pareti medesime, le quali sono per esempio di colore nero; la superficie posteriore 15 dello specchio 12 Ã ̈ realizzata per esempio di colore nero per assorbire i raggi luminosi emessi dai diodi LED rossi 6. In ogni caso, quindi, la restante parte di raggi luminosi emessi dai diodi LED rossi 6 che non attraversa il piano focale 3 viene assorbita dalle pareti laterali del telaio o dalla superficie posteriore 15 dello specchio 12.

In accordo con la figura 1, i diodi LED bianchi 9 sono disposti per emettere un fascio luminoso avente una direzione inclinata di un primo angolo pari a novanta gradi rispetto all’asse A della lente di proiezione 2, mentre lo specchio 12 à ̈ disposto in modo che la superficie riflettente 14 sia inclinata di un secondo angolo pari a quarantacinque gradi rispetto al piano focale 3. Come noto all’esperto del settore, il primo angolo ed il secondo angolo sono legati fra di loro al fine di ottenere un fascio luminoso riflesso dalla superficie riflettente 14 avente una direzione sostanzialmente parallela a quella dell’asse A della lente di proiezione 2. Prove sperimentali hanno confermato che i diodi LED bianchi 9 possono essere disposti per emettere un fascio luminoso avente una direzione inclinata sino a venti gradi rispetto all’asse della lente di proiezione 2, con lo specchio 12 disposto in modo che la superficie riflettente 14 sia inclinata di un angolo pari a dieci gradi rispetto al piano focale 3, vedasi forma di realizzazione mostrata schematicamente in figura 2.

In generale, à ̈ possibile prevedere diverse disposizioni dei diodi LED bianchi 9 rispetto allo specchio 12 che sono intermedie rispetto a quanto illustrato nelle forme di realizzazione di cui alle figure 1, 2; ad esempio, secondo una variante non illustrata i diodi LED bianchi 9 possono essere disposti per emettere un fascio luminoso avente una direzione inclinata di sessanta gradi rispetto all’asse A della lente di proiezione 2, con lo specchio 12 disposto in modo che la superficie riflettente 14 sia inclinata di un angolo pari a trenta gradi rispetto al piano focale 3 (soluzione non illustrata nelle figure).

Si intende che quanto sopra à ̈ stato descritto a titolo esemplificativo e non limitativo, per cui eventuali varianti di natura pratico-applicativa si intendono rientranti nell’ambito protettivo dell’invenzione come nel seguito rivendicato.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per indicare al pilota di un aeromobile in volo il percorso di avvicinamento ad una pista aeroportuale, comprendente: primi mezzi di illuminazione 6 per emettere un primo fascio di luce; secondi mezzi di illuminazione 9 per emettere un secondo fascio di luce; almeno una lente di proiezione 2; caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente: almeno un elemento riflettente 12 disposto in modo che una superficie riflettente 14 di quest’ultimo: rifletta detto secondo fascio di luce e lo convogli attraverso il citato piano focale 3 verso la citata lente di proiezione 2; nonché presenti un relativo bordo 13 che giace sostanzialmente sul citato piano focale 3 per dividere quest’ultimo in due regioni H, K distinte, detti primi mezzi di illuminazione 6 essendo disposti per convogliare il citato primo fascio di luce direttamente attraverso il citato piano focale 3 verso la citata lente di proiezione 2.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detti primi mezzi di illuminazione sono scelti per emettere una luce di colore rosso.
3. 3. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti secondi mezzi di illuminazione sono scelti per emettere una luce di colore bianco.
4. 4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti primi mezzi di illuminazione 6 si identificano in almeno un primo diodo ad emissione di luce.
5. 5. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti secondi mezzi di illuminazione 9 si identificano in almeno un secondo diodo ad emissione di luce.
6. 6. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente ulteriormente: un telaio comprendente una prima parete 1A; ed una prima scheda elettronica 5 su cui à ̈ montato detto almeno un primo diodo 6, detta prima scheda elettronica 5 e detta prima parete 1A essendo disposte fra loro in modo che detta prima scheda elettronica 5 à ̈ fissabile direttamente alla prima parete 1A.
7. 7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, comprendente ulteriormente: un telaio comprendente una seconda parete 1B; ed una seconda scheda elettronica 10 su cui à ̈ montato detto almeno un secondo diodo 9, detta seconda scheda elettronica 10 e detta seconda parete 1B essendo disposte fra loro in modo che detta seconda scheda elettronica 10 à ̈ fissabile direttamente alla seconda parete 1B.
8. 8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, comprendente: un telaio comprendente una prima parete 1A ed una seconda parete 1B perpendicolari fra di loro; una prima scheda elettronica 5 su cui à ̈ montato detto almeno un primo diodo 6, una seconda scheda elettronica 10 su cui à ̈ montato detto almeno un secondo diodo 9, detta prima scheda elettronica 5 e detta prima parete 1A essendo disposte fra loro in modo che detta prima scheda elettronica 5 à ̈ fissabile direttamente alla prima parete 1A, detta seconda scheda elettronica 10 e detta seconda parete 1B essendo disposte fra loro in modo che detta seconda scheda elettronica 10 à ̈ fissabile direttamente alla seconda parete 1B.