Opublikowano dnia 10 lipca 1956 r %(fHUA^0 4l POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 38924 KI. 62a, 43 Zygmunt Plutecki Goczalkowice- Zdrój, Polska Balonowe oswietlenie terenu (robót na budowie) Patent trwa od dnia 20 sierpnia 1954 r.Oswietlenie terenu osiagane jest dotychczas przez stosowanie lamp zarowych zawieszonych na stalej slupowej linii napowietrznej. Instalo¬ wanie oswietlenia dotychczasowego typu jest bardzo kosztowne i stosunkowo wysoko praco¬ chlonne, oraz wymaga wysokich kosztów utrzy¬ mania przy pracochlonnych nakladach konser¬ wacyjnych. Klopoty i koszty zwiazane z dotych¬ czasowym systemem oswietlenia, a czesto nie¬ korzystne warunki terenowe utrudniajace, a na¬ wet wykluczajace mozliwosc budowy punktów swietlnych, doprowadzaja w praktyce do stoso¬ wania oswietlenia tylko w miejscach pierwszej waznosci. Miejsca drugiej waznosci pozostaja albo bez oswietlenia, albo oswietlone slabo bocznym odleglym swiatlem zarowym o barwie czerwonej, która podraznia oczy pracujacych, oslepia ich, a tym samym zmniejsza wydajnosc ich pracy do minimum. Charakterystyczna ce- ch^ dla wynalazku jest wprowadzenie swiatla o barwie zblizonej do barwy swiatla dziennego dla oswietlenia terenu. Cecha ta polega na za¬ stosowaniu wysoko intensywnej elektrycznej lampy lukowej, której swiatlo, bardzo nieznacz¬ nie odbiega od barwy swiatla dziennego. Druga charakterystyczna zmiana, jaka wprowadza wy¬ nalazek, jest mozliwosc równomiernego oswie¬ tlenia nieporównanie wiekszego terenu w sto¬ sunku do oswietlenia terenu nawet najsilniej¬ sza lampa zarowa. Trzecia zasadnicza zmiana wprowadzona przez- wynalazek jest umozli¬ wienie zawieszenia punktu swietlnego na dowolnej wysokosci, zaleznie od potrzeb nateze¬ nia oswietlenia i wielkosci terenu za pomoca balonu na uwiezi, utrzymywanego sila podnosna gazu nosnego lub rozrzedzonego powietrza, jak równiez powietrza ogrzanego cieplem luku elektrycznej wysokointensywnej lampy lukowej.W ten sposób otrzymuje sie nieznane dotychczas zenitalne stale oswietlenie terenu, uniezaleznio¬ ne od stalej napowietrznej linii slupowej. Te ostatnia eliminuje sie calkowicie przez zastoso¬ wanie wlasnego przenosnego zródla energii elek¬ trycznej o napedzie spalinowym, albo tez ograni¬ cza sie jej budowe do jednego punktu w przypad¬ ku checi korzystania z niej jako zródla energii elektrycznej do oswietlenia wiekszego terenu.Nieznane dotychczas zawieszenie na balonie namazi wysokointensywnego zródla swiatla, o arwie zblizonej do barwy swiatla dziennego, umozliwia* uzyskanie nieosiagalnego dotychczas oswie^lei&ia trudno dostanyAt, miejsc jak np.: przy. .wykonywailijj fobpt: na rzekach, -bagnach, Irenach górskich lub skalnych, robót rolnych, przy ochronie terenów objetych akcja przeciw¬ powodziowa, przeciwpozarowa, przeciwkradzie- zowa, jak równiez stadionów sportowych itp. miejsc publicznych na terenach otwartych. Isto¬ ta wynalazku jest mozliwosc unikniecia wielo- punktowego, stosunkowo niskiego i razacego oczy oswietlenia zarowego rozmieszczonego na •kosztownej linii slupowej przez zastosowanie silnego punktu swietlnego o zenitalnym zawie¬ szeniu i o barwie zblizonej dp barwy swiatla dziennego w postaci elektrycznej wysokointen¬ sywnej lampy lukowej utrzymywanej na zada¬ nej * wysokosci za pomoca balonu dopelnianego goracym powietrzem nagrzewanym cieplem lu¬ ku elektrycznego. Na rysunku przedstawiono przyklad wykonania oswietlenia wedlug wyna¬ lazku, przy czym fig. 1 przedstawia widok z lo¬ tu ptaka balonu - latarni B L wraz z urzadze¬ niami zródla energii elektrycznej, sterowniczy¬ mi oraz sprzetem i srodkami komunikacyjny¬ mi, fig. 2 — widok balonu wraz ze sterem St, plaszczyzna nosna Pn oraz latarnia L, fig. 2a — odmiane konstrukcji balonu ze srodkowa pla¬ szczyzna nosna Pns, fig. 3 — rzut pionowy i po¬ ziomy szkieletu balonu i plaszczyzny nosnej oraz powloke balonu zewnetrzna Pz i wewnetrzT na Pw. Fig. 4 i 5 przedstawiaja pionowy i po¬ ziomy przekrój latarni z mechanizmem podawa¬ nia i regulowania elektrod (wegli) z reflektorem ' oraz instalacja elektryczna wysokointensywnej lampy lukowej. Fig. 6 przedstawia urzadzenie przegubowo - obrotowego zawieszenia latarni do balonu, fig. 6a zas — inne rozwiazanie przegu¬ bowego zawieszenia latarni do balonu przez za¬ stosowanie przegubu kulistego. Balon - latarnia BL utrzymywany jest na uwiezi za pomoca trzech linek odgromnikowych loi, lo2, I03 oraz ogumowanych kabli elektrycznych klt Jc2 i fcs laczacych balon - latarnie z trzema miejscami obslugi mi, mt, ras ustalonymi poza terenem oswietlanym (fig. 1). Miejsca te wyposazone sa w: 1) — lekkie przyczepy samochodowe wypo- sazorfe w nawojowe bebny kablowe, pozwala¬ jace zwijac i rozwijac kable balonu przy jego wznoszeniu wzglednie sciaganiu na ziemie, wraz z urzadzeniem pozwalajacym wykorzystywac zwijane kable jako przewody telefoniczne iprze¬ wody energii elektrycznej doprowadzanej do lampy lukowej; 2) — oddzielne przenosne lekkie platformy z bebnami nawojowymi linek od¬ gromnikowych z wyposazeniem uziemiajacym; 3) — aparaty telefoniczne dla utrzymania* lacz¬ nosci z pozostalymi miejscami obslugi przy wspóldzialaniu podczas wznoszenia balonu - la¬ tarni, oswietlania terenu i sciagania balonu; 4) — niezbednej instalacji i armatury do oswie¬ tlenia miejsc obslugi. Jedno z miejsc obslugi (glówne) jest wyposazone we wlasna aparature elektryczna z agregatem1 pradnica - silnik spali¬ nowy (elektrownia polowa), który umozliwia otrzymywanie energii elektrycznej dla calej in¬ stalacji elektrycznej balonu - latarni a przede wszystkim dla wysokointensywnej lampy luko¬ wej w terenie nieposiadajacym miejscowej ener¬ gii elektrycznej. Prócz wymienionych przyczep, do calosci wyposazenia nalezy lekki samochód ciezarowy sluzacy do przewozenia balonu - la¬ tarni oraz wymienionych przyczep i wreszcie dla komunikacji miedzy miejscami obslugi w czasie oswietlania terenu. Balon - latarnia (fig. 2) sklada sie z balonu wlasciwego B ze sterem St, plaszczyzny nosnej Pn, oraz latarni L. Ba¬ lon ze sterem sklada sie ze szkieletu (fig. 3) z cienkosciennych (grubosc 0,1 mm) stalowych rurek lub dwuteowników, obciagnietego powlo¬ ka zewnetrzna Pz z cienkiej tkaniny welnianej nagumowanej z zewnetrznej strony, a wewne¬ trzna Pw uodporniona na wysoka temperature (do okolo 500°C). Powloka podzielona jest na czesci skladowe laczone z soba wzdluz zeber szkieletu zamkami blyskawicznymi na zaklad¬ ke. Na szkielet plaszczyzny nosnej Pn nacia¬ gana jest powloka ' dwustronnie gumowana z podwójnym obrzezem a przymocowana za po¬ moca zamków blyskawicznych do krawedzi szkieletu plaszczyzny nosnej. Budowa powloki pomyslana jest w ten sposób, celem umozliwie¬ nia latwego i szybkiego rozbierania oraz skla¬ dania calej powloki. W podobnie zaczepowo skladany sposób, skonstruowany jest, szkielet balonu, umozliwiajacy rozebranie i zlozenie ca^ lego balonu dla . przewozów na wieksze odleg¬ losci. Powloka balonu pomyslana jest o pod¬ wójnych sciankach dla uzyskania przestrzeni izolacyjnej celem zmniejszenia strat cieplnych przez promieniowanie podgrzanego powietrza, sluzacego do zwiekszania sily podnosnej balo¬ nu. W balonie przewiduje sie zastosowanie ko¬ mór z gazem nosnym lub z rozrzedzonym po* wietrzem, szczególnie w górnej czaszy balonu oraz w sterze. Rozrzedzone powietrze uzyskuje sie przez zainstalowanie obrotowej pompy próz¬ niowej, lekkiej konstrukcji, napedzanej -silnicz- kiem elektrycznym. Latarnia balonu (fig. 4) -2-zbudowana jest z cienkiej blachy nierdzewnej w ksztalcie kielicha odwróconego w dól. Latar¬ nie od dolu zamyka pierscieniowa podstawa, w srodku której znajduje sie ruchomy pierscien skladajacy sie z walca z obrzezem oraz stozka scietego stanowiacych ruchoma czesc reflektora Rr i umozliwiajacy zmiane stozka swietlnego la¬ tarni za pomoca cewek C z ruchomymi rdze¬ niami Rrdz umocowanymi symetrycznie do ru¬ chomej czesci reflektora. Wlasciwy reflektor R, umieszczony w srodku ' latarni, posiada ksztalt czaszy o krzywej dostosowanej dc odbijania promieni luku elektrycznego w ten sposób, aby odbite promienie kierowane byly w dól w gra¬ nicach stozka swietlnego latarni zwiekszajac natezenie jej swiatla. Reflektor umocowany jest sztywno do latarni wymiennymi plaskownikami, rozstawionymi promieniowo. Górna czesc czaszy relektora zakonczona jest kominkiem K odpro¬ wadzajacym spaliny luku i nagrzane powietrze do górnej czesci powloki balonu. Glowica re¬ flektora w górnej czesci posiada, symetrycznie rozmieszczone, trzy otworki zaopatrzone w pier¬ scienie izolacyjne Pi do wprowadzania elektrod (wegli) luku. Wnetrze czaszy reflektora jak równiez wewnetrzna powierzchnia ruchomej czesci reflektora sa powierzchniami silnie od- blyskowymi (lustrzanymi). W przedluzeniu pier¬ scieni izolacyjnych Pi, korpus latarni zaopatrzo¬ ny jest w trzy magazynki Me elektrod, wylozo¬ nymi wewnatrz materialem izolacyjnym. Elek¬ trody z magazynków przesuwane sa do reflek¬ tora ruchem posuwisto - obrotowym za pomoca mechanizmu podajnika elektrod. Mechanizm podajnika elektrod sklada sie z wlasciwego po¬ dajnika Pe, przesuwajacego elektrode ruchem posuwisto - obrotowym, przez zastosowanie dwóch par podluzno - wkleslych rolek prado¬ wych Rp z miedzi, polaczonych materialem izo¬ lacyjnym z walkiem napedowym Wn. Rolki pradowe Rp przesuniete sa w równoleglych plaszczyznach w stosunku do siebie o 180«. Rol¬ ki w parach w stosunku do siebie ustawione sa wichrowato tzn., ze w plaszczyznach równoleg¬ lych ich osie sa przesuniete do siebie tworzac kat 60°. W ten sposób ieh wklesle krawedzie obejmuja skosnie obwód elektrody. Wszystkie cztery rolki obejmujac obwód elektrody two¬ rza otwór dla niej wzdluz jej osi podluznej.Jedna z kazdej pary rolek ustawiona jest w sta¬ lej osi obrotu, rolki zas uzupelniajace posiada¬ ja osie obrotu przesuwne tak, ze sa dociskane sprezynkami do obwodu elektrody. Jedna z ro¬ lek Rpi o stalej osi obrotu, obracana jest wal¬ kiem napedowym Wn sprzegnietym z walkiem silniczka napedowego Sn. Walek napedowy Wn posiada nasadzone' stozkowe kólko zebate Z\ wspóldzialajace z kólkiem stozkowym Z2 osa¬ dzonym na walku posrednim Wp, który na dru¬ gim koncu posiada identyczne kólko Z3 wspól¬ dzialajace z kólkiem Z4 osadzonym na walku wypychacza elektrod Ww. Wypychacz elektrod stanowi plaska rolka ¦ Rw wypychacza, wykonar na z materialu izolacyjnego (twarda guma) i osadzona na walku wypychacza Ww razem ze stozkowym kólkiem zebatym Z4. Walek ulozy- skowany jest w dolnej czesci korpusu magazyn¬ ku Me w ten sposób, ze wyzlobienie rolki obej- • muje 1600 obwodu lezacej w niej elektrody.Kazda z trzech elektrod luku pradu trójfazo¬ wego posiada indywidualny mechanizm podaj¬ nika napedzany silniczkiem, którego obroty re¬ gulowane sa termicznymi przekaznikami do sa¬ moczynnego posuwu elektrod (wegli), a miano¬ wicie przekaznikiem roboczym Pr i zabezpie¬ czajacym Pza umieszczonymi symetrycznie na podstawie pierscieniowej latarni stanowiacej podstawe mechanizmu podajnika, na której równiez widoczne sa symetrycznie rozmieszczo¬ ne cewki C do podnoszenia ruchomej czesci reflektora. Latarnia miesci w sobie, poza po¬ wyzszymi, trzy transformatorki jednofazowe Tr rozmieszczone symetrycznie, transformujace do¬ prowadzony prad z pradnicy o srednim napie¬ ciu a niskim natezeniu na prad o wysokim na¬ tezeniu. Transformowanie niezbedne jest celem obnizenia przekroju a tym samym ciezaru kabli, doprowadzajacych prad z pradnicy lub istnie¬ jacej sieci do latarni przez tulejki Tu, a dzwi¬ ganych sila podnosna balonu. Niezbedny prad dla wysokointensywnego luku elektrycznego za¬ lezy od grubosci elektrod, która z kolei zalezna jest od zadanego natezenia swiatla i wielkosci terenu oswietlanego. Fig. 6 i 6a uwidacznia przykladowe rozwiazanie przegubowo-obroto¬ wego zawieszenia latarni do balonu, uniezalez¬ niajacego latarnie od ruchów balonu powsta¬ jacych pod wplywem zmiany kierunku i sily wiatru. W terenie, który ma byc oswietlany ba¬ lonem - latarnia ustala sie w porze dziennej najwygodniejsze trzy miejsca obslugi tworza¬ ce trójkat opisany na kole obejmujacym teren oswietlany. Glówne miejsce obslugi, jezeli na terenie istnieje siec elktryczna, winno byc in¬ stalowane w miejscu pobierania energii z sieci terenowej. Jezeli uksztaltowanie oraz urzadze¬ nie terenu oswietlanego na to pozwala, balon- latarnia winien byc montowany w porze dzien¬ nej w srodku tereml. Po zainstalowaniu kabli i linek odgromnikowych laczacych latarnie z -3-poszczególnymi miejscami obslugi oraz po uzie¬ mieniu odgromników, kontroluje sie sprawnosc dzialania calej instalacji, po czym wlacza sie luk a w miare wznoszenia sie balonu reguluje sie, dlugoscia linek odgromnikowych i kabli, je¬ go najkorzystniejsza pozycje w stosunku do te¬ renu oswietlanego. W miare zapadania zmroku obserwuje sie teren oswietlany i poprawia po¬ zycje balonu uwzgledniajac odchylenia kola swietlnego od terenu oswietlonego zaleznie od kierunku i sily wiatru. Podczas oswietlania te¬ renu notuje sie wszystkie spostrzezenia doty¬ czace zauwazonych niedomogów dzialania in¬ stalacji. O swicie wylacza sie luk i w miare ob- * nizania balonu kieruje go na najodpowiedniej¬ sze miejsce ladowania i przeprowadza gruntow¬ ny przeglad notujac wszystkie zauwazone uster¬ ki i przystepujac do ich bezwzglednego usunie- v cia tak, aby przed zapadnieciem zmroku cala instalacja byla gotowa do powtórnego uzycia.Dzialanie techniczne calej instalacji ogólnie biorac, jest nastepujace. Po umiejscowieniu, zmontowaniu i sprawdzeniu calej instalacji wraz z urzadzeniami pomocniczymi oraz po wlaczeniu luku elektrycznego, spaliny luku i nagrzewane powietrze przedostaja sie z cza¬ szy reflektora kominkiem do górnej czesci wne¬ trza powloki balonu wypychajac równoczesnie zimne powietrze przez przegubowe zawieszenie latarni. Róznica ciezarów wlasciwych powietrza otaczajacego balon i gazu nosnego lub powietrza rozrzedzonego w komorach oraz powietrza na¬ grzanego w powloce balonu unosi balon w góre.Ciaglosc luku utrzymywana jest samoczynnie mechanizmami podajników elektrod napedza¬ nych silniczkami regulowanymi przekaznikami termicznymi do samoczynnego posuwu elektrod.Zasilanie luku i silniczków nastepuje przez ka¬ ble doprowadzajace z pradnicy o wlasnym na¬ pedzie ( elektrowni polowej) lub z ewentualnie istniejacej sieci terenowej. Wznoszenie balonu - latarni reguluje sie dlugoscia linek odgromni¬ kowych i kabli z poszczególnych miejsc obslugi wedlug dyspozycji telefonicznej, lub przez elek¬ tryczne sterowanie na odleglosc z glównego miejsca obslugi. Podczas wznoszenia sie balonu- latarni, na skutek podmuchu wiatru na ster, balon samoczynnie nastawia skosnie nastawio¬ na plaszczyzne nosna w przeciwnym kierunku do kierunku wiatru, dzieki czemu wypadkowa sily wiatru pomaga wznosic balon - latarnie.Ruchy balonu uniezaleznione sa od latarni przez obrotowo-przegubowe zawieszenie latarni do balonu, pozwalajace obracac sie balonowi swobodnie wokól swej osi pionowej oraz na¬ chylac we wszystkich dowolnych kierunkach pod katem ograniczonym róznica srednic pier¬ scieni przegubowych (fig. 6), lub szyjki przegu¬ bu kulowego (fig. 6a). Dzialanie mechanizmu podajnika elektrod jest nastepujace: po wlacze¬ niu pradu silniczki napedowe poprzez walek napedowy, rolki Rp oraz walek Wp, urucho¬ miaja walek wypychacza Ww i rolke wypycha- cza Rw, elektrody zostaja wówczas ruchem obrotowo - posuwistym przesuwane pod dziala¬ niem podajników Pe z magazynku Me przez pierscienie izolacyjne Pi do srodka czaszy re¬ flektora, gdzie spotykaja sie w miejscu O. Po¬ niewaz elektrody znajduja sie pod pradem o duzym natezeniu, to w momencie zetkniecia sie powstaje silne uderzenie pradu, na skutek którego przekazniki termiczne zmieniaja na krótki moment kierunek obrotu silniczków co spowoduje cofniecie sie elektrod a tym samym zapalenie sie luku. W miare odsuwania sie elek¬ trod luk powieksza sie i wzrasta napiecie mie¬ dzy elektrodami co w konsekwencji spowoduje, przez przekazniki termiczne, powtórna zmiane kierunku obrotu silniczków, a tym samym po¬ suwanie elektrod do punktu C. Szybkosc posu¬ wu elektrod w miare ich spalania sie jest re¬ gulowana liczba obrotów silniczków napedo¬ wych przez przekazniki termiczne pod wply¬ wem zmiany dlugosci luku a tym samym pod wplywem zmiany natezenia i napiecia pomie¬ dzy koncami elektrod. Ruch posuwisto-obrotowy uzyskiwany jest w pierwszym rzedzie przez rolke wypychacza Rw oraz przez rolki Rp po¬ dajnika Pe, które dzieki skosnemu przyleganiu do obwodu elektrody, posuwaja ja i jednocze¬ snie obracaja okolo jej osi. Elektrody na kon¬ cach posiadaja kilka zwojów gwintu z tym, ze na jednym jest gwint zewnetrzny a na drugim zas — gwint wewnetrzny. Kazda z nastepnych elektrod wysuwanych z magazynku Me, na skutek ruchu posuwisto - obrotowego, zostaje zlaczona z poprzednia. Umozliwia to calkowite spalanie elektrod bez odpadków koncówek, za¬ bezpieczajac jednoczesnie ciaglosc trwania luku od chwili jego zapalenia az do wypalenia sie ostatniej elektrody z magazynku. Z powyzszego wynika, ze magazynek winien zawierac taka liczbe elektrod, która wystarczy do palenia sie luku od zmroku do switu. Ladowanie elektrod dokonuje sie przez tylny otwór zamykany wieczkiem z gumowym uszczelnieniem oraz z elektrycznym zabezpieczeniem przeciw ot¬ wieraniu w czasie palenia sie luku tzn. kiedy elektrody znajduja sie pod pradem. Przed scia¬ ganiem balonu - latarni do ladowania, na miej- — 4 —scu przewidzianego ladowania, ustawia sie przenosna podstawe montazowa, na która scia¬ ga sie i przymocowuje balon - latarnie oraz do¬ konuje gruntownego przegladu by usunac wszy¬ stkie zauwazone najdrobniejsze usterki. PL