RU2021162C1

RU2021162C1 - Navigational blinking device of directed action

Info

Publication number: RU2021162C1
Authority: RU
Inventors: Г.И. Абрамов; А.С. Баламутенко; Б.К. Флегонтов; И.Е. Шмерлинг
Original assignee: Московская государственная академия водного транспорта
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1994-10-15

Abstract

FIELD: navigational equipment. SUBSTANCE: case 1 house focusing holder 2 with light-emitting diode placed in it. Lens 4 is focused in case with the aid of front lid 5. Leads-out of diode 3 are connected to automatic unit 6 for control over warning light mounted in rear lid 7 linked to power supply source. Case of device is joined to bracket 9 attached to navigational mark with the help of hinge 8. Biconvex lens with two mutually perpendicular cylindrical surfaces which have different angular scales of light increase in horizontal and vertical planes is used in device in the capacity of optical system. Besides this optical system can be manufactured in the form of set of lenses, one of them being positive spherical lens installed immobile and the other one is mobile with either cylindrical or negative concave surface. EFFECT: simplified design, improved operational capabilities. 14 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к техническим средствам световой сигнализации на внутренних водных путях и предназначено для установки на береговых навигационных знаках обозначения положения фарватера или кромки судоходного канала. The invention relates to technical means of light signaling on inland waterways and is intended for installation on the coastal navigation signs to indicate the position of the fairway or the edge of the shipping channel.

Оно может также использоваться в иных случаях, требующих применения светосигнального прибора направленного действия, например, как автономный мигающий красный огонь, необходимый при аварийной стоянке дорожно-транспортного средства. It can also be used in other cases requiring the use of a directional warning light, for example, as an autonomous blinking red light, necessary for emergency parking of a road vehicle.

Предлагаемое устройство относится к изделиям массового применения, при этом ежегодная потребность в них для внутренних водных путей составляет 30000-35000 шт. The proposed device relates to products of mass application, while the annual need for them for inland waterways is 30000-35000 pcs.

Известен электрический светосигнальный прибор направленного действия, содержащий источник света, оптическую систему для формирования направленного светового пучка (дисковую линзу, комплект дисковых линз, параболоидный отражатель с цветным светофильтром или бесцветным защитным стеклом) и автоматическое устройство, обеспечивающее требуемый характер навигационного огня (постоянный, проблесковый) с отключением его на светлое время суток (Справочник "Средства навигационного оборудования внутренних водных путей". М.: Транспорт, 1991. Прибор ЭСПН-140). A known directional electric light signal device comprising a light source, an optical system for generating a directional light beam (a disk lens, a set of disk lenses, a paraboloid reflector with a color filter or a colorless protective glass) and an automatic device that provides the required character of navigation light (continuous, flashing) turning it off during daylight hours (Handbook "Means of navigation equipment of inland waterways". M.: Transport, 1991. Pribo ESPN-140).

Наиболее близким аналогом по технической сущности, совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту является навигационный светосигнальный прибор направленного действия типа ЭСПН-160М, описанный в указанном справочнике. The closest analogue in technical essence, the set of essential features and the achieved effect is a directional navigation light-signal device of the type ESPN-160M, described in the specified reference book.

Он содержит оптическую систему, источник света, установленный в подвижном фокусирующем патроне, корпус, шарнирно соединенный с кронштейном для крепления на навигационном знаке, и устройство управления сигнальным огнем. It contains an optical system, a light source mounted in a movable focusing cartridge, a housing pivotally connected to an arm for mounting on a navigation mark, and a signal fire control device.

К недостаткам известного прибора относятся:
линзовый комплект не позволяет получить угол охвата светового потока более чем 130^о, вследствие чего используется примерно 35% энергии света;
световой пучок на выходе оптической системы из-за малых размеров нити накала имеет недостаточную ширину, что не позволяет судоводителю эффективно использовать всю ширину фарватера, затрудняет заход судна на створ на поворотах фарватера;
сокращена дальность видимости цветного огня по сравнению с белым огнем той же мощности.The disadvantages of the known device include:
the lens kit does not allow to obtain a light flux coverage angle of more than 130 ^° , as a result of which approximately 35% of the light energy is used;
due to the small size of the filament, the light beam at the exit of the optical system has insufficient width, which does not allow the skipper to use the entire width of the fairway effectively, making it difficult for the ship to enter the target at the turns of the fairway;
reduced visibility of colored lights compared to white lights of the same power.

Технический результат данного изобретения достигается тем, что по первому варианту в известном навигационном светосигнальном приборе направленного действия в качестве оптической системы использована анаморфотная двояковыпуклая линза с двумя взаимно перпендикулярными цилиндрическими поверхностями или с одной цилиндрической и одной сферической поверхностями, имеющая разные угловые увеличения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а источником света является светоизлучающий диод с направленным цветным свечением, который размещен на оптической оси в одном из передних фокусов линзы. The technical result of this invention is achieved by the fact that according to the first embodiment, in the known directional navigation light-signal device, an anamorphic biconvex lens with two mutually perpendicular cylindrical surfaces or with one cylindrical and one spherical surfaces having different angular increases in horizontal and vertical planes is used as an optical system , and the light source is a light emitting diode with a directional colored glow, which once eschen on the optical axis in a front lens foci.

По второму варианту в известном навигационном светосигнальном приборе направленного действия в качестве оптической системы использована положительная сферическая линза - двояковыпуклая или плосковыпуклая (или мениск) имеющая на выходе одинаковые угловые увеличения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а источником света является светоизлучающий диод с направленным цветным свечением, который размещен на оптической оси в переднем фокусе линзы. According to the second embodiment, in the known directional navigation light-signal device, a positive spherical lens is used as an optical system - a biconvex or plane-convex (or meniscus) having the same angular magnifications at the output in the vertical and horizontal planes, and the light source is a light-emitting diode with directional colored glow, which placed on the optical axis in the front focus of the lens.

По третьему варианту в известном навигационном светосигнальном приборе направленного действия оптическая система включает в себя комплект из неподвижной сферической линзы и подвижной линзы с цилиндрической поверхностью, имеющий на выходе постоянное угловое увеличение в вертикальной плоскости и переменное - в горизонтальной плоскости, а источником света является светоизлучающий диод с направленным цветным свечением, который размещен на общей оптической оси перед передним фокусом неподвижной сферической линзы. According to the third embodiment, in the known directional navigation light-signal device, the optical system includes a set of a fixed spherical lens and a movable lens with a cylindrical surface, having a constant angular increase in the vertical plane and an alternating one in the horizontal plane, and the light emitting diode with directional colored glow, which is placed on a common optical axis in front of the front focus of a stationary spherical lens.

Кроме того, по третьему варианту подвижная линза с цилиндрической поверхностью выполнена отрицательной вогнутой либо в виде отрицательного мениска, а светоизлучающий диод расположен на общей оптической оси за передним фокусом неподвижной сферической линзы. In addition, in the third embodiment, a movable lens with a cylindrical surface is made negative concave or in the form of a negative meniscus, and the light-emitting diode is located on the common optical axis behind the front focus of the stationary spherical lens.

На фиг. 1 изображен общий вид навигационного светосигнального прибора направленного действия с анаморфотной линзой; на фиг.2 - ход лучей в анаморфотной линзе в вертикальной плоскости; на фиг.3 - ход лучей в анаморфотной линзе со сферической и цилиндрической поверхностями в вертикальной плоскости; на фиг.4 - то же, в горизонтальной плоскости; на фиг.5 - общий вид навигационного светосигнального прибора направленного действия с оптической системой из сферической и цилиндрической линз; на фиг.6 - ход лучей в оптической системе из сферической и цилиндрической линз в вертикальной плоскости; на фиг.7 - то же, в горизонтальной плоскости; на фиг.8 - ход лучей в оптической системе из сферической и отрицательной цилиндрической линз в вертикальной плоскости; на фиг.9 - то же, в горизонтальной плоскости. In FIG. 1 shows a general view of a directional navigation light-signal device with an anamorphic lens; figure 2 - the path of the rays in the anamorphic lens in the vertical plane; figure 3 - the path of the rays in an anamorphic lens with spherical and cylindrical surfaces in a vertical plane; figure 4 is the same in the horizontal plane; figure 5 is a General view of the navigation light-signal device directional with an optical system of spherical and cylindrical lenses; figure 6 - the path of the rays in the optical system of spherical and cylindrical lenses in a vertical plane; Fig.7 is the same in the horizontal plane; on Fig - the path of the rays in the optical system from a spherical and negative cylindrical lenses in a vertical plane; figure 9 is the same in the horizontal plane.

Прибор, изображенный на фиг.1, состоит из корпуса 1, в котором укреплен подвижный фокусирующий патрон 2 с установленным в нем светоизлучающим диодом 3. Этот патрон позволяет перемещать диод вдоль оптической оси линзы 4 для установки его в одну из фокальных плоскостей этой линзы. Линза 4 фиксируется в корпусе при помощи передней крышки 5. The device shown in Fig. 1 consists of a housing 1 in which a movable focusing cartridge 2 is mounted with a light-emitting diode 3 installed in it. This cartridge allows the diode to be moved along the optical axis of the lens 4 for installation in one of the focal planes of this lens. Lens 4 is fixed in the housing using the front cover 5.

Выводы светоизлучающего диода 3 соединены с автоматическим устройством управления сигнальным огнем 6, установленным в задней крышке 7, который в свою очередь подключен к источнику питания. The findings of the light emitting diode 3 are connected to an automatic signal fire control device 6 mounted in the back cover 7, which in turn is connected to a power source.

Корпус прибора 1 с помощью шарнира 8 присоединен к кронштейну 9 и может быть развернут в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Кронштейн 9 вместе с светосигнальным прибором крепится на навигационном знаке. The housing of the device 1 using a hinge 8 is attached to the bracket 9 and can be deployed in horizontal and vertical planes. The bracket 9 together with the light-signal device is mounted on the navigation mark.

Навигационный светосигнальный прибор работает следующим образом. При подключении электрического источника питания к автоматическому устройству 6 получает стабилизированное по току питание светоизлучающий диод 3. Он излучает конический световой пучок с угловой шириной 10-30о, который, попадая на линзу 4, концентрируется ею в пучок угловой шириной около 2о по вертикали и 4-15о по горизонтали в зависимости от параметров линзы 4. Navigation light device operates as follows. When an electric power source is connected to an automatic device 6, it receives a current-stabilized power supply from a light-emitting diode 3. It emits a conical light beam with an angular width of 10-30 °, which, falling on lens 4, is concentrated by it into a beam with an angular width of about 2 ° vertically and 4- 15 ° horizontally depending on the parameters of the lens 4.

По первому варианту линза 4 выполнена анаморфотной и имеет две цилиндрические поверхности различной кривизны, образующие которых взаимно перпендикулярны и расположены в горизонтальной и вертикальной плоскостях, либо одну преломляющую поверхность сферического профиля, а вторую - цилиндрическую, с образующей, лежащей в горизонтальной плоскости (фиг.4, 5). Наличие у анаморфотной линзы двух плоскостей симметрии и соответственно различных фокусных расстояний в каждой из этих плоскостей позволяет получить различные угловые размеры светового пучка в этих плоскостях. In the first embodiment, the lens 4 is made anamorphic and has two cylindrical surfaces of different curvatures, the generators of which are mutually perpendicular and are located in the horizontal and vertical planes, or one refracting surface of a spherical profile, and the second is cylindrical, with a generatrix lying in the horizontal plane (Fig. 4 , 5). The presence of an anamorphic lens with two planes of symmetry and, accordingly, different focal lengths in each of these planes allows one to obtain different angular dimensions of the light beam in these planes.

С этой целью линза 4 имеет в вертикальной плоскости кривизну преломляющих поверхностей большую, нежели в горизонтальной, а источник света располагается вблизи фокуса 10, расположенного в вертикальной плоскости. При этом угловой размер светового пучка в вертикальной плоскости принимает минимальное значение, определяемое отношением линейного размера источника света к фокусному расстоянию в данной плоскости. To this end, the lens 4 has in the vertical plane the curvature of the refracting surfaces is greater than in the horizontal, and the light source is located near the focus 10 located in the vertical plane. In this case, the angular size of the light beam in the vertical plane takes the minimum value determined by the ratio of the linear size of the light source to the focal length in this plane.

Фокусное расстояние линзы 4 в горизонтальной плоскости больше, чем в вертикальной, а источник света в данной плоскости расположен между фокусом 11 и линзой, вследствие чего угловой размер светового пучка в данной плоскости значительно больше, чем в вертикальной. При необходимости, применением сменных линз можно подобрать такой горизонтальный угловой размер светового пучка, который необходим по условиям судоходства в районе установки навигационного знака. The focal length of the lens 4 in the horizontal plane is greater than in the vertical, and the light source in this plane is located between the focus 11 and the lens, as a result of which the angular size of the light beam in this plane is much larger than in the vertical. If necessary, using interchangeable lenses, you can choose such a horizontal angular size of the light beam, which is necessary according to the conditions of navigation in the area where the navigation mark is installed.

Приведенные примеры не исчерпывают возможное сочетание профилей преломляющих поверхностей линзы 4. Цилиндрические поверхности могут иметь отрицательную кривизну, сферическая поверхность может быть заменена тороидальной, эллиптической и т.д., что не изменяет сущности изобретения. The above examples do not exhaust the possible combination of the profiles of the refracting surfaces of the lens 4. Cylindrical surfaces can have negative curvature, the spherical surface can be replaced by a toroidal, elliptical, etc., which does not change the essence of the invention.

По второму варианту линза 4 выполнена положительной двояковыпуклой со сферическим профилем для получения максимальной дальности видимости сигнального огня (при максимальном горизонтальном размере светового пучка). Также может быть использована плосковыпуклая цилиндрическая линза, не изменяющая в горизонтальной плоскости ширину светового пучка светоизлучающего диода 3. In the second embodiment, the lens 4 is made positive biconvex with a spherical profile to obtain the maximum visibility range of the signal light (with the maximum horizontal size of the light beam). A plano-convex cylindrical lens can also be used that does not change in the horizontal plane the width of the light beam of the light-emitting diode 3.

Перед установкой на навигационный знак выполняется фокусировка источника света. Для этого при снятой задней крышке 7 вращением винта подвижного патрона 2 перемещают светоизлучающий диод 3 вдоль оптической оси линзы 4 до получения на экране яркого пятна наименьших размеров. Before installing on the navigation mark, the light source is focused. For this, when the back cover 7 is removed, the light emitting diode 3 is moved by rotating the screw of the movable cartridge 2 along the optical axis of the lens 4 until a bright spot of the smallest size is obtained on the screen.

Установленный на навигационном знаке светосигнальный прибор ориентируется по оси фарватера посредством разворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях вокруг оси шарнира 9. A light-signal device mounted on a navigation sign is oriented along the axis of the channel by turning in vertical and horizontal planes around the axis of the hinge 9.

Устройство управления сигнальным огнем 6 обеспечивает необходимый характер огня (постоянный, проблесковый или др.), стабилизирует по току питание светоизлучающего диода и отключает огонь на светлое время суток. The signal fire control device 6 provides the necessary character of the fire (constant, flashing, etc.), stabilizes the current supply of the light-emitting diode and turns off the light during daylight hours.

На фиг.6 приведен третий вариант прибора. В нем применена двухлинзовая оптическая система, состоящая из плосковыпуклой или двояковыпуклой первой линзы 4 и цилиндрической, с горизонтальной образующей второй линзы 12. Первая линза 4 закреплена в корпусе неподвижно, а вторая линза 12 перемещается вдоль общей оптической оси системы. Светоизлучающий диод 3 также имеет возможность перемещения вдоль оптической оси, для чего он закреплен в подвижном патроне 2. Figure 6 shows the third version of the device. It uses a two-lens optical system consisting of a plano-convex or biconvex first lens 4 and a cylindrical one with a horizontal generatrix of the second lens 12. The first lens 4 is fixed in the housing, and the second lens 12 moves along the common optical axis of the system. The light emitting diode 3 also has the ability to move along the optical axis, for which it is fixed in a movable cartridge 2.

Схема оптической системы данного варианта прибора показана на фиг.7-10. The optical system diagram of this embodiment of the device is shown in Fig.7-10.

Оптическая система (фиг.7, 8) состоит из положительных сферической 4 и цилиндрической 12 линз. Светоизлучающий диод 3 расположен между линзой 4 и ее первым фокусом 10. Линза 4 дает мнимое изображение источника света в фокусе 13 цилиндрической линзы 12, вследствие чего вышедший из нее световой пучок в вертикальном сечении имеет минимальный угловой размер в 1-2^о.The optical system (Fig.7, 8) consists of positive spherical 4 and cylindrical 12 lenses. The light emitting diode 3 is located between the lens 4 and its first focus 10. Lens 4 gives an imaginary image of the light source at the focus 13 of the cylindrical lens 12, so that the light beam emerging from it in a vertical section has a minimum angular size of 1-2 ^about .

В горизонтальной плоскости цилиндрическая линза 12 не изменяет углового размера светового пучка прошедшего через линзу 4, за счет чего пучок получается расходящимся. In the horizontal plane, the cylindrical lens 12 does not change the angular size of the light beam transmitted through the lens 4, whereby the beam is diverging.

Оптическая система (фиг.9, 10) отличается тем, что в ней применена отрицательная (вогнутая) цилиндрическая линза 12. Источник света расположен за фокусом первой линзы 4, который дает его действительное изображение во втором фокусе линзы 12. The optical system (Fig.9, 10) is characterized in that it uses a negative (concave) cylindrical lens 12. The light source is located behind the focus of the first lens 4, which gives its actual image in the second focus of the lens 12.

Обе светооптические системы позволяют плавно изменять угловую величину светового пучка в горизонтальной плоскости путем перемещения второй линзы 12 относительно первой линзы 4 с одновременным выполнением фокусировки источника света. Both optical systems allow you to smoothly change the angular magnitude of the light beam in the horizontal plane by moving the second lens 12 relative to the first lens 4 while focusing the light source.

Claims

1. A directional navigation light signal device containing an optical system, a light source mounted in a movable focusing cartridge, a housing pivotally connected to an arm for mounting on a navigation mark, and a signal fire control device, characterized in that an anamorphic biconvex is used as an optical system a lens with two mutually perpendicular cylindrical surfaces or with one cylindrical and one spherical surfaces, having different angular magnifications values in the horizontal and vertical planes, and the light source is a light emitting diode with a directional colored glow, which is placed on the optical axis in one of the front foci of the lens.

2. A directional navigation light signal device containing an optical system, a light source mounted in a movable focusing cartridge, a housing pivotally connected to an arm for mounting on a navigation mark, and a signal fire control device, characterized in that a positive spherical system is used as an optical system the lens is biconvex, plano-convex, or meniscus, which has the same angular magnifications in the vertical and horizontal planes, and the light source is A light emitting diode with a directional colored glow is placed, which is placed on the optical axis in the front focus of the lens.

3. A directional navigation light signal device comprising an optical system, a light source mounted in a movable focusing cartridge, a housing pivotally connected to an arm for mounting on a navigation mark, and a signal fire control device, characterized in that the optical system includes a set of a stationary spherical lens and a movable lens with a cylindrical surface, having at the output a constant angular increase in the vertical plane and variable in the horizontal plane bone, and the light source is a light-emitting diode with a directional colored glow, which is placed on a common optical axis in front of the front focus of a fixed spherical lens.

4. The device according to claim 3, characterized in that the movable lens with a cylindrical surface is made negative concave or in the form of a negative meniscus, and the light-emitting diode is located on the common optical axis behind the front focus of the stationary spherical lens.