RU2054597C1

RU2054597C1 - Airfield flush light

Info

Publication number: RU2054597C1
Application number: RU94007743A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Адининсков; С.Ф. Жажело; Б.В. Скворцов; В.В. Сысун
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 1996-02-20

Abstract

FIELD: airfield equipment. SUBSTANCE: device has optical system assembled in its housing. Optical system consists of lamp, reflector, spheroidal counter-reflector and two total internal reflection prisms whose working faces are directed towards reflector made in form of surface of revolution of part of parabola around vertical axis of circular symmetry of light located at angle to axis of this parabola within 2.5 to 8 deg and equal to angle of elevation of leading working surface of each prism relative to horizontal plane. Semispheroidal counter-reflector is provided with flat flange wings covered with mirrors on side of reflector which close part of its outlet hole in zones redistributing the light flux of lamp beyond leading working faces of prism and oriented at angles within 2.5 to 8 deg relative to outlet hole of reflector. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к светотехнике, в частности к световым приборам углубленного типа, предназначенным для установки в бетонные покрытия взлетно-посадочных полос или рулежных дорожек аэродромов, эксплуатируемых в условиях I, II и III категорий метеоминимума, регламентируемых ИКАО [1]
Известен углубленный огонь [2] для аэродромов, содержащий собранные в корпусе лампу с патроном и окружающий лампу сфероидальный двухэлементный отражатель, имеющий прорези для пропускания части светового потока в сторону двух двувыпуклых линз, установленных по разные стороны лампы в окнах, выполненных в объемной горизонтально устанавливаемой на корпусе крышке.The invention relates to lighting equipment, in particular to light devices of a deepened type, intended for installation in concrete coatings of runways or taxiways of aerodromes operated in conditions of categories I, II and III of the meteorological minimum regulated by ICAO [1]
Known in-depth fire [2] for aerodromes, containing a lamp with a cartridge assembled in the housing and a spheroidal two-element reflector surrounding the lamp, having slots for transmitting part of the light flux towards two biconvex lenses mounted on opposite sides of the lamp in windows made in a horizontal volumetric mounted on housing cover.

Недостатки аналога обусловлены необходимостью применения двувыпуклых линз сложной конструкции и технологии производства. Кроме того, для формирования заданного светораспределения огня требуется высокая точность установки линзы относительно светящего тела лампы и в крышке корпусе прибора. The disadvantages of the analogue are due to the need to use biconvex lenses of complex design and production technology. In addition, for the formation of a given light distribution of the fire, high accuracy of the lens installation relative to the luminous body of the lamp and in the cover of the device housing is required.

Известен аэродромный углубленный огонь [3] содержащий собранные в корпусе с горизонтально ориентированной крышкой оптическую систему с лампой, установленной в фокусе параболоидного отражателя, формирующего световой пучок на две близко расположенные, разделяющие на две части и поворачивающие световой пучок на требуемый угол возвышения призмы, установленные в окнах крышки и обращенные входными рабочими гранями к вышеуказанному отражателю. Known airfield in-depth fire [3] containing an optical system assembled in a case with a horizontally oriented cover with a lamp mounted in the focus of a paraboloid reflector, forming a light beam into two closely spaced, dividing into two parts and turning the light beam to the desired elevation prisms installed in cover windows and facing input reflectors facing the above reflector.

Недостатки прототипа обусловлены недостаточной эффективностью оптической системы из-за необходимости выполнения в крышке огня близко расположенных окон с размещением призм небольшой длины для обеспечения требуемой механической прочности крышки. Увеличение размеров окон, обеспечиающих увеличенный вывод светового потока из огня, приводит к снижению механической прочности крышки. По этой причине подобные огни используются для монтажа только на рулежных дорожках аэродрмов и не пригодны для эксплуатации на взлетно-посадочных полосах. The disadvantages of the prototype are due to the insufficient efficiency of the optical system due to the need to perform close windows in the fire lid with the placement of short prisms to ensure the required mechanical strength of the lid. The increase in the size of the windows, providing an increased output of the light flux from the fire, leads to a decrease in the mechanical strength of the cover. For this reason, such lights are used for installation only on taxiways of airfields and are not suitable for operation on runways.

Целью изобретения является повышение эффективности оптичесой системы углубленного огня при одновременном повышении его механической прочности. The aim of the invention is to increase the efficiency of the optical system in-depth fire while increasing its mechanical strength.

Цель достигается тем, что в аэродромном углубленном огне, содержащем собранную в корпусе с горизонтально ориентированной крышкой оптическую систему с лампой, отражателем и полусфероидальным контротражателем и двумя призмами полного внутреннего отражения, установленными в окнах крышки, по крайней мере часть рабочей поверхности вышеупомянутого отражателя выполнена в виде поверхности вращения части параболы около вертикальной оси круговой симметрии огня, располагается под углом к главной оси этой параболы, выбранным в пределах 2,5-8^о и равным углу возвышения входной рабочей грани каждой из выше упомянутых призм полного внутреннего отражения относительно горизонтальной плоскости.The goal is achieved in that in an aerodrome deep fire containing an optical system assembled in a case with a horizontally oriented cover with a lamp, a reflector and a hemispherical counter reflector and two prisms of total internal reflection installed in the cover windows, at least part of the working surface of the aforementioned reflector is made in the form rotation surface part of the parabola about the vertical axis of circular symmetry of fire, is at an angle to the main axis of the parabola selected within ^about 2.5-8 and avnym elevation input working faces of each of the aforementioned total internal reflection prisms relative to the horizontal plane.

Цель достигается также тем, что полусфероидальный контротражатель снабжен плоскими зеркализованными со стороны отражателя фланцевыми крыльями, перекрывающими часть выходного отверстия указанного отражателя в зонах, перераспределяющих световой поток лампы вне входных рабочих граней призм полного внутреннего отражения и ориентированными под углами, выбранными в пределах 2,5-8^о относительно плоскости выходного отверстия отражателя.The goal is also achieved by the fact that the hemispherical counter-protector is equipped with flange-mounted flat mirrored from the reflector side, overlapping a part of the outlet of the indicated reflector in the zones redistributing the light flux outside the input working faces of the prisms of total internal reflection and oriented at angles selected within 2.5- 8 ^{about the} plane of the outlet of the reflector.

Достижению цели способствует также то, что фланцевые крылья полусфероидального контротражателя установлены непосредственно на отбортовке отражателя. Achieving the goal is also facilitated by the fact that the flange wings of the hemispherical counter-reflector are mounted directly on the flare of the reflector.

На фиг. 1 аэродромный углубленный огонь, вид сбоку; на фиг.2 то же, вид сверху, частично в разрезе; на фиг.3 ход лучей оптической системы углубленного огня, вид сбоку (пунктиром показана зона "слепого" отверстия отражателя); на фиг.4 сечение А-а на фиг.3. In FIG. 1 airfield in-depth fire, side view; figure 2 is the same, a top view, partially in section; figure 3 the path of the rays of the optical system of advanced fire, side view (dotted line shows the area of the "blind" hole of the reflector); figure 4 section aa in figure 3.

Показанный на фиг. 1-4 аэродромный углубленный огонь содержит изготовленные из литьевого алюминиевого сплава низкий цилиндрический корпус 1 с центральным отверстием 2, в котором через уплотнение 3 установлено фланцевое днище 4, и верхнюю крышку 5 с концентричскими упрочняющими перемычками 6 и двумя обращенными в диаметрально противоположные стороны прямоугольными окнами 7. Крышка 5 посажена на корпусе 1 через два кольцевых уплотнения 8. Shown in FIG. 1-4, the aerodrome in-depth fire contains a low cylindrical body 1 made of cast aluminum alloy with a central hole 2, in which a flange bottom 4 is installed through the seal 3, and the top cover 5 with concentric reinforcing jumpers 6 and two rectangular windows 7 facing diametrically opposite sides 7 The cover 5 is seated on the housing 1 through two O-rings 8.

Внутри корпуса 1 на фланцевом днище 4 в патроне 9 установлена галогенная лампа 10 накаливания, светящее тело которой располагается в фокусе F вогнутого отражателя 11. Вне угла охвата рабочей зоны отражателя 11 лампа 10 окружена полусфероидальным контротражателем 12. В прямоугольных окнах 7 крышки 5 огня установлены и герметизированы призмы 13 полного внутреннего отражения, входные рабочие грани 14 которых обращены к выходному отверстию отражателя 11. Указанные призмы 13, лампа 10, отражатель 11 и контротражатель 12 образуют оптическую систему углубленного огня, ход лучей которой показан на фиг.3 и 4. Inside the housing 1, on the flange bottom 4 in the cartridge 9, a halogen incandescent lamp 10 is installed, the luminous body of which is located in the focus F of the concave reflector 11. Outside of the working angle of the reflector 11, the lamp 10 is surrounded by a hemispherical counter-reflector 12. In the rectangular windows 7 of the fire cover 5 are installed and the prisms 13 of total internal reflection are sealed, the input working faces 14 of which are facing the outlet of the reflector 11. These prisms 13, the lamp 10, the reflector 11 and the counter-deflector 12 form an optical system recessed fire, the course of the rays of which is shown in figure 3 and 4.

Вогнутый отражатель 11 выполнен таким образом, что по крайней мере часть его рабочей поверхности образована в виде поверхности вращения части параболы 15 (см. фиг.3 и 4) около вертикальной, проходящей через светящее тело F лампы 10 оси круговой симметрии огня ZZ', располагаемой под углом Z'FY' к главной оси YY' этой параболы, выбранным в пределах 2,5-8^о.The concave reflector 11 is made in such a way that at least part of its working surface is formed in the form of a surface of rotation of a part of the parabola 15 (see FIGS. 3 and 4) about a vertical axis of circular symmetry of fire ZZ 'passing through the luminous body F of the lamp ZZ', located at an angle Z'FY 'to the main axis YY' of this parabola, selected in the range of 2.5-8 ^about .

В свою очередь призмы 13 полного внутреннего отражения установлены в окнах 7 горизонтально ориентированной крышки 5 огня таким образом, что их входные рабочие грани 14 также образуют углы возвышения ξ и ξ', равные углам возвышения выходящих из призм световых пучков γ и γ' выбранные в пределах 2,5-8^о, относительно горизонтальной плоскости (перпендикулярной по линии 00' плоскости чертежа на фиг.3), обеспечивая близкое к нормальному падению световых лучей лампы 10, перераспределяемых отражателем 11 (показано стрелками).In turn, the prisms 13 of total internal reflection are installed in the windows 7 of the horizontally oriented fire cover 5 so that their input working faces 14 also form elevation angles ξ and ξ 'equal to the elevation angles of the light beams γ and γ' emerging from the prisms selected within 2.5-8 ^about , relative to the horizontal plane (perpendicular to line 00 'of the plane of the drawing in figure 3), providing close to normal incidence of light rays of the lamp 10 redistributed by the reflector 11 (shown by arrows).

Дополняющий оптическую систему полусфероидальный контротражатель 12 обращен вогнутой частью в сторону отражателя 11, выполнен в виде зеркализованной изнутри полусферы с фокусом F совпадающим с центром светящего тела лампы 10, и имеет диаметр, меньший диаметра выходного отверстия указанного отражателя 11. Контротражатель 12 снабжен плоскими зеркализованными со стороны отражателя 11 фланцевыми крыльями 16, перекрывающими часть выходного отверстия упомянутого отражателя 11 в зонах, перераспределяющих световой поток лампы вне рабочих граней 14 призм 13 полного внутреннего отражения. Указанные фланцевые крылья 16 ориенетированы относительно осесимметричного выходного отверстия, отражателя 11 под углами θ и θ', выбранными в пределах 2,5-8^о, т. е. почти перпендикулярно световым лучам (показано стрелками на фиг. 4), отраженным рабочей поверхностью параболоидной части отражателя 11, обеспечивая возвращение светового излучения из указанных зон в сторону светящего тела F лампы 10 (показано двойными стрелками на фиг.4). Фланцевые крылья 16 сфероидального контротражателя 12 установлены непосредственно на отбортовке 17 отражателя 11 с механическим креплением на ней посредством выштампованных кляммеров.The hemispherical counterguard 12 complementary to the optical system is turned with its concave part toward the reflector 11, is made in the form of a hemisphere mirrored from the inside with a focus F coinciding with the center of the luminous body of the lamp 10, and has a diameter smaller than the diameter of the outlet of the said reflector 11. The counterrotector 12 is provided with flat mirrored sides reflector 11 with flange wings 16, overlapping part of the outlet of said reflector 11 in areas redistributing the luminous flux of the lamp outside the working faces 14 ism 13 total internal reflection. Said flanged wings 16 orienetirovany relatively axisymmetric orifice, the reflector 11 at angles θ and θ ', selected in the range ^of 2.5-8, m. E. Almost perpendicularly the light beams (indicated by arrows in FIG. 4), the working surface reflected paraboloidal part of the reflector 11, ensuring the return of light radiation from these zones towards the luminous body F of the lamp 10 (shown by double arrows in figure 4). The flange wings 16 of the spheroidal counter-deflector 12 are mounted directly on the flange 17 of the reflector 11 with mechanical fastening on it by means of stamped clamps.

Отражатель 11 и контротражатель 12 с фланцевыми крыльями 16 оптической системы изготовлены из высокочистого полированного алюминия с зеркализацией и защитой моноокисью кремния отражающих рабочих поверхностей. The reflector 11 and the counter-protector 12 with the flange wings 16 of the optical system are made of high-purity polished aluminum with mirroring and protection with silicon monoxide reflective work surfaces.

Для улучшения теплового режима работы элементов оптической системы за счет интенсификации конвективного теплообмена в углубленном огне в верхней части контротражателя 12 и нижней части отражателя 11 выполнены отверстия для циркуляции воздушных потоков при эксплуатации. To improve the thermal mode of operation of the elements of the optical system due to the intensification of convective heat transfer in an in-depth fire, openings for air circulation during operation are made in the upper part of the counter-deflector 12 and the lower part of the reflector 11.

Принцип работы описанного углубленного огня иллюстрируется на фиг.1, 3 и 4. The principle of operation of the described deepened fire is illustrated in figures 1, 3 and 4.

Генерируемый лампой 10 световой поток в угле охвата отражателя 11, образованного вращением параболы 15 около оси ZZ', перераспределяется им на входные рабочие грани 14 призм 13 (см. фиг.3), а также на фланцевые крылья 16 контротражателя 12. Исходящие из фокуса F и отраженные параболоидной частью 15 отражателя 11 световые лучи (показаны стрелками) почти параллельны главной оси YY' параболы, т.е. распространяются из выходного отверстия отражателя 11 под некоторым углом, обеспечивающим нормальное (под углом 90^о) падение на входные рабочие грани 14 призм 13, которые в свою очередь установлены в окнах огня с углами возвышения ξ и ξ', выбираемыми в пределах 2,5-8^о относительно горизонтальной плоскости и равными углу Y'FZ', образованному вертикальной осью круговой симметрии огня и главной осью параболы YY'. Прямоугольные призмы 13 полного внутреннего отражения поворачивают световые лучи на угол 90о, обеспечивая выход из углубленного огня.The luminous flux generated by the lamp 10 at the angle of coverage of the reflector 11, formed by the rotation of the parabola 15 about the ZZ axis, is redistributed by it to the input working faces 14 of the prisms 13 (see Fig. 3), as well as to the flange wings 16 of the deflector 12. Outgoing from focus F and the light rays (shown by arrows) reflected by the paraboloid part 15 of the reflector 11 are almost parallel to the main axis YY 'of the parabola, i.e. extend from the outlet opening of the reflector 11 at an angle, providing normal (90 ^a) drop on the input working faces 14 of the prism 13, which in turn are mounted in the windows of the fire with elevation angles ξ and ξ ', selected within 2,5- 8 ^{about a} relatively horizontal plane and equal to the angle Y'FZ 'formed by the vertical axis of circular symmetry of the fire and the main axis of the parabola YY'. Rectangular prisms 13 of total internal reflection rotate the light rays through an angle of 90 °, providing an exit from the deepened fire.

За счет придания входным рабочим граням призм 13 углов возвышения ξ и ξ' максимумы световых пучков, выходящих из призм 13, также будут смещенеы на углы γ и γ' относительно горизонтальной плоскости, равные углам возвышения ξ и ξ' указанных призм и углу Y'FZ', выбираемому в пределах 2,5-8^о.By imparting elevation angles ξ and ξ 'to the input working faces of prisms 13, the maxima of the light beams emerging from prisms 13 will also be shifted by angles γ and γ' relative to the horizontal plane, equal to the elevation angles ξ and ξ 'of these prisms and the angle Y'FZ ', selected in the range of 2.5-8 ^about .

Выбор конкретного значения угла Y'FZ' в пределах 2,5-8^о определяется, исходя из типа проектируемого углубленного огня и расстояния между ними, задаваемого при установке их на взлетно-посадочных полосах (ВПП) или рулежных дорожках аэродромов. Например, для осевых углубленных огней ВПП, располагаемых с продольным интервалом 30 м, углы Y'FZ' ξ'=γ' 4,5^о.The choice of a specific value of the angle Y'FZ 'in the range of 2.5-8 ^about is determined based on the type of projected in-depth fire and the distance between them, set when installing them on the runways or runways or taxiways of airfields. For example, for the axial recessed runway lights located with a longitudinal interval of 30 m, the angles Y'FZ 'ξ' = γ '4,5 ^о .

В свою очередь, световой поток, исходящий из F и перераспределяемый параболоидными зонами 15 отражателя 11 на ориентированные под соответствующими углами зеркализованные фланцевые крылья 16 контротражателя 12, отражается от них (см. фиг.4, показано двойными стрелками) и возвращается (с учетом потерь при отражении) на располагаемое в фокусе F светящее тело галогенной лампы накаливания в световой центр огня, куда возвращаетеся также часть светового потока лампы 10, отраженного контротражателем 12. Возвращение отраженного зеркализованными фланцевыми крыльями 16 и контротражателем 12 светового потока на нить накала лампы способствует увеличению на 10-15% ее яркостных характеристик и, как следствие, повышает эффективность оптической системы огня. Этому способствует также болеее эффективное перераспределение светового потока лампы на входные рабочие грани 14 призм 13, выводу полезного излучения из огня, в том числе и за счет существующей возможности разнесения их на большее расстояние на крышке огня, увеличения длины призм и диаметра рабочего отражателя. In turn, the light flux emanating from F and redistributed by the paraboloid zones 15 of the reflector 11 to the mirrored flange wings 16 of the counter-deflector 12 oriented at appropriate angles is reflected from them (see Fig. 4, shown by double arrows) and returned (taking into account losses at reflection) on the luminous body of the halogen incandescent lamp located in focus F to the light center of the fire, where also part of the luminous flux of the lamp 10 reflected by the counter-reflector 12 is returned. Return of the reflected mirror flange bubbled kontrotrazhatelem wings 16 and 12 of the luminous flux at the lamp filament yarn increases by 10-15% of its brightness characteristics and, consequently, increases the efficiency of the optical system of fire. This is also facilitated by a more efficient redistribution of the luminous flux of the lamp to the input working faces 14 of the prisms 13, the removal of useful radiation from the fire, including due to the existing possibility of spreading them to a greater distance on the fire cover, increasing the length of the prisms and the diameter of the working reflector.

Повышение эффективности оптической системы достигается при одновременном повышении механической прочности огня за счет разнесения на большее расстояние окон для призм в крышке огня. Применение заранее сфокусированной у изготовителя оптической системы с отражателем и контротражателем и исключение линзовой оптики упрощают обслуживание. Замена лампы не требует дополнительной подфокусировки. An increase in the efficiency of the optical system is achieved while increasing the mechanical strength of the fire due to the spacing of the windows for prisms in the fire cover over a greater distance. The use of a manufacturer’s pre-focused optical system with a reflector and a counter-reflector and the exclusion of lens optics simplify maintenance. Replacing the lamp does not require additional focusing.

Claims

1. AERODROM DEEPENED FIRE, comprising an optical system assembled in a case with a horizontally oriented cover with a lamp facing each other with a reflector and a hemispherical counter-reflector and two prisms of total internal reflection facing the input working faces and said reflector installed in the cover windows, characterized in that that at least part of the working surface of the reflector is made in the form of a surface of rotation of a part of the parabola about the vertical axis of circular symmetry of the fire, located along d angle to the main axis of this parabola, selected within 2.5 - 8 ^o and equal to the elevation angle of the input working face of each of the mentioned prisms of total internal reflection relative to the horizontal plane.

2. The fire according to claim 1, characterized in that the hemispherical counter-protector is equipped with flat flanged wings mirrored on the reflector side, overlapping part of the outlet of the specified reflector in areas redistributing the light flux of the lamp outside the input faces of the prisms of total internal reflection, and oriented at angles, selected within 2.5 - 8 ^o relative to the plane of the outlet of the reflector.

3. Fire on PP. 1 and 2, characterized in that the flange wings of the hemispherical counter-reflector are mounted directly on the flange of the reflector.