автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Безопасность и надежность лазерного створного маяка для эксплуатации на подходах к морским портам

На правах рукописи

Ж

Хина Андрей Анатольевич

БЕЗОПАСНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ ЛАЗЕРНОГО СТВОРНОГО МАЯКА ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ПОДХОДАХ К МОРСКИМ ПОРТАМ.

Специальность: 05.22.19 — Эксплуатация водного транспорта, судовождение

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ На соискание ученой степени кандидата технических наук

- 1 НОЯ 2012

Москва 2012

005054203

005054203

Работа выполнена в ФБОУ ВПО «Московская государственная академия водного транспорта».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Савельев Виталий Гаврилович

Официальные оппоненты: Биденко Сергей Иванович, доктор технических наук, ФБГОУ ВПО «Российский государственный гидрометеорологический университет», кафедра «Морские информационные системы», профессор Демченков Олег Владимирович, кандидат технических наук, ФБОУ ВПО «Московская государственная академия водного транспорта», кафедра «Судовождение», доцент

Ведущая организация:

ФБОУ ВПО «Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова», (г. Новороссийск)

Защита состоится «.01» нлЬъг 2012 года в ■{э часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 223.006.01 при ФБОУ ВПО «МГАВТ» по адресу: 117105 Москва, ул. Новоданиловская набережная, д. 2., корп. 1, стр.1, Ученый совет, аудитория 336.

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФБОУ ВПО «МГАВТ».

Объявление о защите и автореферат размещены на сайте http://www.msawt.ru/ и на сайте http://vak.ed.gov.ru/

Автореферат разослан «/■?■» 40 2012 года Ученый секретарь - .Кандидат технических наук, доцент

Диссертационного совета Корчагин Е.А.

Д 233.006.01

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Для современного периода развития морской экономической отрасли Российской Федерации важным направлением повышения ее эффективности является увеличение пропускной способности портов. В свою очередь эта задача включает в качестве важнейшей задачу обеспечения оперативности и безопасности входа/выхода судов в терминалы, преодоление узкостей вблизи побережья.

Эту задачу решают средства навигационного оборудования различного

і

принципа действия и назначения: морские наземные, радионавигационные, оптические, спутниковые и т.д. Лазерные средства навигации приобретают в последнее время все более значимую роль, благодаря их высокой точности и эксплуатационной неприхотливости.

В период с 1970-х годов по настоящее время отечественными и зарубежными производителями было разработано несколько систем лазерной навигации для прибрежной зоны: двух и трёхточечные варианты лазерного визуального навигационного створа (Институт оптики атмосферы Академии наук СССР); система «Глиссада», формирующая три наклонных лазерных луча (апробирована в порту Санкт-Петербурга); система на базе многоцветного полупроводникового лазерного излучателя световых импульсов наносекундной длительности с электронной накачкой (ПЛЭН), обеспечивающая формирование цветовых зон заданной конфигурации (НЛП «Гамма»); система на базе полупроводникового лазера с накачкой сканирующим электронным пучком (СПЛЭН); система на базе подвижных панелей с суперяркими светодиодами, излучающими на разных длинах волн.

В Московской государственной академии водного транспорта (МГАВТ) с 1980-х годов под руководством д.т.н., проф. Савельева В.Г. ведется разработка методов и систем повышения безопасности судоходства на основе лазерной навигационной системы - лазерного створного маяка (ЛСМ), который нашел практическое применение на водном транспорте. Принцип действия ЛСМ основан на сканирующих лазерных лучах.

Особенностью данного средства является уникальный по точности способ проводки судов в условиях, где должно быть гарантировано минимальное время реакции судоводителя на изменение траектории движения. Особенно актуальна высокоточная проводка при подходе к портам, в узких фарватерах, при проводке под мостами.

Для проектирования лазерных створных маяков, их надежной и безопасной эксплуатации возникла необходимость комплексной оценки эксплуатационных характеристик применительно к данному типу зрительных средств навигационного оборудования.

В процессе проектирования ЛСМ выявлена научно-техническая проблема, состоящая в необходимости достижения максимальной дальности видимости излучения, и, соответственно, достаточной мощности лазеров, и, в то же время, безопасности излучения для судоводителя.

Практика эксплуатации ЛСМ выявила потребность в разработке методик оценки надежности и методик для проведения стендовых испытаний модулей маяка.

Таким образом, выявлено основное общее противоречие между необходимостью иметь зрительные средства навигации на основе лазеров для повышения безопасности при подходах к портам и на внутренних водных путях, и отсутствием методов комплексной оценки эксплуатационных характеристик.

В рамках выявленного основного общего противоречия выявлены три следующих частных противоречия:

1) между необходимостью иметь полную, адаптированную к новому типу зрительных средств навигационного оборудования методику проведения стендовых испытаний модулей ЛСМ и фактическим отсутствием такой методики;

2) между необходимостью обеспечения безопасности судоводителей при проходе по ЛСМ и фактическим отсутствием комплексной методики оценки безопасности излучения с учетом движения судна, поглощения

излучения атмосферой, наличием вертикальной и горизонтальной разверток излучения;

3) между необходимостью обеспечения надежной эксплуатации системы и отсутствием методики оценки надежности данного типа средств навигационного оборудования.

В настоящее время в разработанных ЛСМ типа «Анемон», «СКАЛС» использована механическая система сканирования лазерного излучения, в

которой жестко фиксированы параметры сканирования. В целях повышения

*

эксплуатационных возможностей, точности ориентирования и оптимизации конструкции створного маяка в части унификации и адаптации параметров для разных морских портов в работе предложено разработать систему микропроцессорного управления сканированием лазерного излучения вместо механической системы. Ее преимущества: высокая точность позиционирования лучей, программное управление параметрами развертки, гибкость конструкции. Создание такой системы является логическим продолжением внедренного б ЛСМ алгоритма нелинейного сканирования (патент №2354580).

Объектом исследования является зрительное средство навигационного оборудования - лазерный створный маяк.

Предметом исследования являются эксплуатационные характеристики створного маяка, методы и средства адаптации оборудования к разным типам фарватеров и каналов.

Цель исследования - разработка комплекса экспериментальных и аналитических методов оценки безопасности ЛСМ для судоводителя и оценки надежности оборудования, разработка микропроцессорной системы управления сканированием лазерного излучения.

Задачи исследования.

1. Выбор источников лазерного излучения. Систематизация и адаптация методов стендовых испытаний лазерной техники применительно к оборудованию ЛСМ. Разработка методик стендовых испытаний оборудования ЛСМ.

2. Разработка методических основ решения научно-технической задачи увеличения дальности видимости ЛСМ и оценки безопасности излучения.

3. Разработка методики оценки надежности ЛСМ по результатам эксплуатации и разработка рекомендаций по увеличению надежности.

4. Оценка существующих прецизионных приводов с точки зрения использования в системе сканирования ЛСМ. Разработка системы управления сканированием на основе микропроцессора для улучшения эксплуатационных свойств навигационной системы. Разработка программы управления сканированием.

5. Практическая апробация разработанных методов и методики оценки безопасности излучения для судоводителей ЛСМ порта Калининград.

Методы исследования.

В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические методы базировались на квантовой теории излучения, теории поглощения света атмосферой, теории надежности, статистических методах оценки надежности.

Экспериментальные методы основывались на классических методах настройки оптических приборов, методах измерения параметров лазерного излучения в лабораторных и натурных условиях.

Достоверность и обоснованность результатов работы, выводов и рекомендаций, изложенных в диссертации, обеспечены комплексным характером работы. Теоретические результаты подтверждены экспериментальными данными, полученными в результате натурных и стендовых испытаний. По результатам натурных испытаний получены акты.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментальные методы измерения мощности лазерного излучения ЛСМ в зависимости от температуры окружающей среды.

2. Экспериментальные методы оценки параметров диаграммы направленности лазерного излучения в зависимости от температуры окружающей среды.

3. Методика расчета безопасности лазерного излучения ЛСМ для судоводителя.

4. Методика расчета надежности ЛСМ по результатам эксплуатации.

5. Система управления сканированием лазерного излучения на основе микропроцессора.

Научная новизна и теоретическая значимость результатов.

1. Создан комплекс методов проведения стендовых испытаний сканирующих модулей створного маяка. Разработанные методы отличаются

г

от ранее известных учетом таких конструктивных особенностей системы, как: наличие вертикального и горизонтального сканирования лазерного излучения, использование группы лазерных излучателей в каждом модуле. Впервые в подобных методах испытаний в измерительном комплексе использована климатическая камера, что обеспечило повышение достоверности температурных испытаний.

2. Разработана методика оценки безопасности лазерного излучения ЛСМ. Ввиду того, что створный маяк имеет проблесковый характер излучения, экспозиция облучения глаз судоводителя зависит от скорости движения судна и меняется по мере приближения судна к маяку. Выведена оригинальная формула расчета экспозиции излучения с учетом вышеизложенных факторов. Выведена формула расчета предельно-допустимого уровня экспозиции лазерного излучения для спектрального диапазона ЛСМ.

Методика позволяет решить навигационную задачу увеличения дальности видимости створного маяка и, при этом, иметь возможность оценивать безопасность излучения.

3. Разработана методика оценки надежности ЛСМ по результатам опытной эксплуатации. Методика отличается учетом полной статистики по надежности системы за время эксплуатации в портах РФ, что обеспечивает возможность оценки надежности по результатам опытной эксплуатации.

4. Разработана система горизонтального сканирования излучения ЛСМ на основе микропроцессора и сервопривода шагового. Разработана программа

управления сервоприводом в среде программирования сервоприводов «МотоМастер». Это позволяет оперативно менять скорости и углы горизонтальной развертки излучения в зависимости от территориальных особенностей (пространственной конфигурации) порта дислокации створного маяка без внесения изменений в конструкцию навигационного средства.

Практическая значимость и внедрение результатов работы.

Методика оценки безопасности излучения использована при разработке JICM, испытанного на колене №6 морского канала порта Калининград и при разработке JICM «СКАЛС», установленного в качестве штатного створа на створе «Севастопольский» Калининградского морского канала.

Методики измерения мощности и оценки параметров диаграммы направленности лазерного излучения в лабораторных условиях использованы при разработке и создании створных маяков, установленных в портах Туапсе и Калининград.

При участии автора создан испытательный стенд для измерения мощности и угловых характеристик лазерного излучения, в том числе, при различных температурах. Стенд использован при проведении испытаний JICM портов Туапсе и Калининград.

Апробация работы.

Работы автора были представлены или доложены им лично на ежегодных научно-практических конференциях МГАВТ (2005-2009 гг.) и на конференции Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи (Москва, ВВЦ, 20-24 июня 2006 г.) по результатам которой отмечена дипломом.

Получен сертификат соответствия № РОСС RU.AE63.H00496, орган по сертификации per. № РОСС RU.0001.11AE63 и протокол сертификационных испытаний JICM.

Результаты работы апробированы в процессе оплавывания створных маяков портов Туапсе и Калининград.

По результатам натурного замера мощности излучения получен акт замера уровня лазерного излучения ЛСМ «СКАЛС» створа «Севастопольский» Калининградского морского канала.

Выпущено навигационное донесение о ЛСМ порта «Туапсе», являющееся международным навигационным документом.

Публикации.

Материалы диссертации опубликованы в 14 печатных работах, в том числе 2 работы в изданиях из перечня ВАК, 5 отчетов о НИР, 7 работ на научно-практических конференциях МГАВТ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, приложений. Работа изложена на 170 страницах, содержит 44 рисунка, 13 таблиц. Список использованных источников включает 76 наименований отечественных и зарубежных авторов.

Содержание работы.

Во введении обоснованы актуальность работы ее научная новизна и практическая значимость, поставлена цель и определены задачи исследования.

В первой главе исследована предметная область лазерной навигации, изложены результаты анализа зрительных средств навигационного оборудования и их источников излучения, указаны преимущества и недостатки.

Определено, что система ЛСМ по функциональному назначению представляет собой аналог линейного створного знака, принципиально отличаясь решаемой зрительной задачей. Створный маяк указывает створную зону и отклонение от неё. В основе действия ЛСМ лежит принцип использования двух синхронно сканирующих навстречу друг другу лучей (патент РФ № 2302357), которые, попадая в глаза наблюдателя, в зависимости от его месторасположения, создают проблески в виде "бегущего огня".

Обоснован выбор длины волны и типа источника лазерного излучения, выбран полупроводниковый непрерывный источник лазерного излучения Sanyo DL-3147-060 с длиной волны Л=650 нм. Разработаны технические требования на полупроводниковый диод.

Установлено, что для оценки эксплуатационных характеристик зрительных средств навигационного оборудования (СНО) важным вопросом является разработка методик проведения стендовых испытаний. Ввиду того, что JICM является новым типом СНО с присущими ему техническими решениями, в процессе работы возникла необходимость разработки методик, удовлетворяющих его особенностям. В целях исследования параметров излучения, настройки и юстировки сканирующих модулей в лаборатории МГАВТ создан оригинальный испытательный стенд с участием ИОФ РАН им. A.M. Прохорова.

Предложены следующие методики стендовых испытаний сканирующих модулей:

1. Методика измерения мощности лазерного излучения в зависимости от температуры окружающей среды.

Стенд для измерения мощности излучения представлен на рис. 1.

шагом в 10°С. Измерение мощности излучения лазерного модуля проводится

2. Методика исследования параметров диаграммы направленности лазерного излучения ЛСМ в зависимости от температуры окружающей среды.

Рисунок 1 - Стенд для измерения мощности излучения 1 - измеритель средней мощности и энергии лазерного излучения; 2 - коллиматор №1; 3 - сканирующий модуль; 4 - климатическая камера Испытания проводятся в диапазоне температур от -10°С до +50°С с

в рабочем режиме (мощность излучения P<f=25 мВт).

Распределение в фокальной плоскости объектива регистрируется ПЗС матрицей и выводится на монитор компьютера. Требуемое ослабление оптического потока достигается за счет использования нейтральных светофильтров. Испытания проводятся в диапазоне температур от -10°С до +50°С с шагом в 10°С.

На рис. 2 представлена фотография распределения излучения модуля в дальней зоне при температуре +20°С с выключенными вертикальной и горизонтальной развертками.

Рисунок 2 - Распределение излучения в дальней зоне

3. Методика измерения мощности лазерного излучения в зависимости от уровня управляющего напряжения.

Измерения по данной методике проводятся с целью контроля качества лазерных излучателей с точки зрения мощности излучения и настройки мощности излучения модулей с помощью встроенных средств юстировки.

4. Методика измерения и настройки заданных параметров вертикальной развертки лазерного излучения.

В ЛСМ порта Туапсе угол вертикального сканирования аверт.ск=177'. Измерение и настройка проводится в фокальной плоскости. Отключается горизонтальная развертка излучения, вертикальная развертка включается. Замеряется амплитуда развернутого излучения. Пересчет линейной величины

11

в угловую производится делением измеренной величины на фокусное расстояние коллиматора Р=430 мм. Потенциометром производится подстройка угла вертикального сканирования. Таким образом, формула пересчета линейной величины в угловую имеет вид:

а»срт.сг агсзт (АЛ7). (1)

5. Методика измерения и настройки заданных параметров горизонтальной развертки лазерного излучения.

Распределение в дальней зоне регистрируется видеокамерой и выводится на монитор ПК. По шагу зарегистрированной матрицей синусоиды определяется частота горизонтальной развертки. В результате испытаний была измерена частота горизонтальной развертки излучения со=0,022 рад/с.

По разработанным экспериментальным методикам проведены стендовые испытания модулей ЛСМ портов Туапсе и Калининград.

Вторая глава посвящена исследованию и расчету основных эксплуатационных характеристик ЛСМ: безопасности лазерного излучения и надежности системы.

Выявлены и описаны эффекты, влияющие на безопасность эксплуатации при воздействии лазерного излучения на органы зрения судоводителя. Приведено нормирование уровня лазерного излучения и классификация лазерных излучателей по опасности.

Сетчатка глаза может быть поражена лишь излучением видимого (от 400 нм) и ближнего ИК-диапазонов (до 1400 нм), световой диаметр зрачка обычно принимают равным 7 мм. Кроме длины волны X, необходимо учитывать и длительность Д1 воздействия светового излучения.

Разработка методики расчета безопасности для судоводителя проводилась исходя из следующих конструктивных и эксплуатационных особенностей системы:

1) наличие горизонтальной и вертикальной развертки лазерного излучения и, вследствие этого, импульсный характер воздействия излучения на судоводителя;

2) наличие двух сканирующих модулей в составе ЛСМ;

3) изменение расстояния от маяка до судоводителя вследствие движения судна и, соответственно, изменение экспозиции органов зрения судоводителя при приближении судна к маяку.

Для оценки безопасности лазерного прибора необходимо рассчитать предельно-допустимый уровень (ПДУ) экспозиции лазерного излучения для данного спектрального диапазона и фактический уровень экспозиции лазерного прибора. Фактический уровень не должен превышать предельно-допустимый уровень экспозиции.

«

Для дальнейшей оценки предельно-допустимого уровня экспозиции и фактической экспозиции выведена формула для расчета общего времени облучения судоводителя за проход по каналу (фарватеру):

= с] (2)

Гсуд I Ч___

v

гор

где Ц,0б;= 1ИМП в* Псерщ, в позволяет учесть вертикальное сканирование; Пссрии в= ^имп г* Увсрт; Усуд — скорость судна; Ь - длина канала (фарватера); В — длина мертвой зоны; г>гор - частота проблесков в осевой зоне (частота горизонтальной развертки). В формуле учтена критическая частота слияния мельканий для глаза человека и закон Тальбота.

Приведен алгоритм расчета предельно-допустимого уровня экспозиции излучения ЛСМ с длиной волны 1=650 нм.

Автором выведена оригинальная формула расчета экспозиции лазерного излучения

п 2С Р ^ (Й+АО'185200

Я = 5 я(Лб(Я + А0)2 '[Дж/см2] (3)

где <1 — диаметр выходной апертуры излучателя, см; т - коэффициент прозрачности атмосферы на 1 милю; Рмод - мощность излучения одного модуля, Вт; 0 - угол расходимости лазерного излучения, рад; с — коэффициент, задаваемый в зависимости от того, по какому уровню интенсивности в паспорте определен угол расходимости лазерного излучения 8 (для уровня 0,5 с=2,о); II — расстояние от источника лазерного излучения до

точки наблюдения по ходу луча, см; п = 1пр*игор - количество проблесков за время прохода судна в зоне действия ЛСМ.

Суммирование значений экспозиции от каждого проблеска позволяет учесть изменение ее значения от одного положения судна к другому, расстояние между положениями судна при проходе между «соседними» проблесками Д = Усул /и10р, см. Множитель Т(Л+Л,)"8520° позволяет учесть поглощение лазерного излучения атмосферой.

По разработанной методике проведен расчет и оценка безопасности ЛСМ створа «Севастопольский» порта Калининград. Экспозиция лазерного излучения ЛСМ Н = 9,44*10"3 Дж/см2 не превосходит предельно-допустимый уровень экспозиции для данного спектрального диапазона Нпду = 2,5*10"4 Дж/см2.

На рис. 3 представлен график зависимости экспозиции от расстояния ЛСМ - судоводитель створа «Севастопольский» порта Калининград.

Рисунок 3 - Зависимость экспозиции лазерного излучения от расстояния ось абсцисс - расстояние; см; ось ординат — экспозиция ЛСМ, Дж/см2 По результатам расчета экспозиции створа «Севастопольский» порта Калининград проведен выбор класса опасности ЛСМ как системы в целом. Лазерный створный маяк относится к классу опасности ЗА лазерного излучения.

Для экспериментальной оценки безопасности излучения ЛСМ створа «Севастопольский» Калининградского морского канала 25.10.2010 г. были проведены натурные замеры экспозиции излучения с расстояния 85 м от маяка. Среднее значение натурных замеров НЭ1ССП = 3,6*10"4 Дж/см2 хорошо коррелирует с теоретически рассчитанным значением экспозиции лазерного излучения для данного расстояния Нтеор = 2,5*10Дж/см2, что позволяет сделать вывод о безопасности излучения для судоводителя и точности

разработанной автором методики. По результатам натурных замеров

*

мощности излучения получен акт замера уровня лазерного излучения.

Получен сертификат соответствия № РОСС 1Ш.АЕ63.Н00496 и протокол сертификационных испытаний о соответствии параметров ЛСМ требованиям нормативных документов по безопасности.

В числе важнейших эксплуатационно-технических характеристик, определяющих эффективность рассматриваемой системы, особое место занимают показатели надежности.

Определены факторы, благодаря которым правомерно рассматривать створный маяк с точки зрения надежности как систему.

Автором проведено описание системы с точки зрения надежности и выбраны показатели надежности системы. Показателями безотказности и ремонтопригодности системы являются: средняя наработка на отказ Т0, среднее время восстановления,ТВ, коэффициент готовности Кг.

Формулы для расчета показателей надежности:

где — время исправной работы между (¡-1) и ьм отказами системы, п -число отказов системы;

где Тв; - время обнаружения и устранения ьго отказа системы, п - число отказов системы.

(4)

1

(5)

Кг = Т0/(Т0 + Та).

(6)

Исходя из условия, что достижение предельного состояния системой или отказы при хранении и (или) при транспортировании могут привести к катастрофическим последствиям, в качестве показателя сохраняемости системы целесообразно принять средний срок сохраняемости (ТССр)-

Важным показателем надежности для СНО является коэффициент исправного действия Рид:

Рия = Т0Е/(Т05;+Тве) (7)

где Тог — суммарная наработка системы, Твг — суммарное время восстановления.

По значению коэффициента исправного действия ЛСМ «Анемон» относится к 1-ой категории СНО, для которой коэффициент исправного действия должен быть не ниже 0,998. При этом, предусматривается возможность выхода из строя суммарной продолжительностью до 2 ч на каждые 1000 ч работы.

По результатам опытной эксплуатации системы проведен расчет показателей надежности ЛСМ порта Туапсе. Результаты расчета: Т0=1750 ч; Тв = 3 ч; Кг = 0,9983; Рвд = 0,9989.

В связи с тем, что по результатам опытной эксплуатации невозможно сделать выводы о таком параметре сохраняемости, как средний срок сохраняемости, значение параметра выбирается по аналогии с подобной аппаратурой. Средний срок сохраняемости в заводской упаковке в отапливаемом помещении — не менее 5 лет.

По результатам опытной эксплуатации ЛСМ «Анемон» в течение 20012007 гг. в порту Туапсе и на Посеченском створе установлено, что его обобщенный показатель надежности - коэффициент исправного действия составляет 0,9989, что соответствует установленным в Рекомендациях Международной ассоциации маячных служб (МАМС) для данной категории СНО требованиям Рвд>0,998.

По результатам опытной эксплуатации даны рекомендации по повышению надежности оборудования ЛСМ.

В третьей главе представлены результаты разработки микропроцессорной системы горизонтального сканирования лазерного излучения ЛСМ для расширения эксплуатационных возможностей системы.

Система создания светового поля состоит из систем вертикальной и горизонтальной развертки. Изменение направления излучения в вертикальной плоскости обеспечивается колеблющимся зеркалом с частотой 200 — 250 Гц. Изменение в горизонтальной плоскости обеспечивается вращающимся с требуемой скоростью зеркалом.

»

В ЛСМ, эксплуатирующихся в портах РФ в настоящее время, система горизонтального сканирования лазерного излучения построена на основе шагового двигателя и кулачка, задающего закон движения зеркала. Форма кулачка рассчитывается исходя из параметров горизонтальной развертки для каждого конкретного порта. Коллективом разработчиков МГАВТ созданы методики расчета формы кулачка в зависимости от геометрических параметров канала (фарватера), в том числе методика с нелинейным законом изменения угловой скорости сканирования (патент №2354580). Применение данной методики позволило улучшить параметры безопасности излучения для судоводителей, а также обеспечить створу практически постоянное боковое уклонение по всей длине канала. Система «Анемон» является единственным створом с постоянным боковым уклонением.

В связи с внедрением, в схему нелинейного закона сканирования излучения усложняется проектирование и изготовление кулачка. Сложность проектирования и высокая стоимость изготовления систем на основе механических сканаторов привели к необходимости разработки альтернативных вариантов системы горизонтального сканирования.

Основным критерием выбора привода для системы горизонтального сканирования является точность позиционирования вала привода. С учетом требуемой точности позиционирования (не менее 0,3') и других эксплуатационных характеристик проведен выбор сервопривода шагового СГШ120-23017 с энкодером (датчиком позиции) разрешением 160000 имп/об производства российской компании ЗАО «Сервотехника» и его

микропроцессорной системы управления на основе программируемого логического контроллера (ПЛК).

Автором предложено внести изменение в конструкцию и расположить отражающее зеркало системы сканирования непосредственно на оси вала привода. Универсальная схема вращения вала СПШ представлена на рис. 4.

Рисунок 4 - Схема вращения вала СПШ системы горизонтального сканирования Данная схема удовлетворяет как стандартному алгоритму сканирования, так и схеме на основе нелинейного закона изменения угловой скорости. При использовании «нелинейной» схемы зона сканирования разбивается на большое количество угловых секторов 1-п с постоянной угловой скоростью внутри каждого сектора СО] .. соп. То есть закон изменения угловой скорости вала линейно аппроксимируется в малых секторах.

Автором разработана универсальная программа управления сервоприводом на языке программирования SML (Servo Motor Language). Для улучшения адаптивных возможностей JICM к различным каналам (фарватерам) в программе использован массив данных размером 6300 32-битных элементов. В массив вносится профиль вращения - угловые скорости и углы секторов сканирования для маяка конкретного порта. Программа считывает данные из массива. Таким образом, проектирование системы горизонтального сканирования сводится к заполнению массива необходимыми значениями угловых скоростей и углов.

Ось СТВОРО

В четвертой главе представлены результаты внедрения системы ЛСМ «Анемон-3» в СНО колена №6 Калининградского морского канала, приведены результаты ее опытной эксплуатации и испытаний.

По результатам опытной эксплуатации ЛСМ на Посеченском створе и в порту Туапсе сделан вывод о том, что особый интерес представляет использование створного маяка для проводки судов по узким и длинным каналам. В частности, примером такого канала является Калининградский

морской канал (длина колена канала — 9000 м, ширина судового хода - 50 м).

»

Канал состоит из ряда прямых участков — колен.

Коллективом разработчиков МГАВТ была проведена работа по подготовке макетного образца ЛСМ для проведения испытаний. Маяк установлен в зоне действия прицельного створа Светлый П. Впервые была применена методика с нелинейным законом управления горизонтальным сканированием, что позволило получить постоянное боковое уклонение по всей длине канала, позволило выбирать точность ориентирования и добиться снижения мощности лазерного излучения при приближении к маяку.

На базе МГАВТ с участием автора были проведены сборка, стендовые испытания и окончательная доводка сканирующих модулей. На испытательном лабораторном стенде по методикам, разработанным автором, были проведены исследования и испытания модулей с целью оценки их характеристик в различных условиях эксплуатации. Динамика изменения параметров ЛСМ после опытной эксплуатации также была исследована на испытательном стенде. Параметры излучения изменились в допустимых пределах (не более 10 %), что позволило сделать вывод о стабильности эксплуатационных характеристик модулей и высокой надежности системы в целом.

По окончании монтажа макета 27 июля 2006 года было проведено оплавывание. Целью оплавывания являлась оценка лазерного створа как весьма эффективного высокоточного средства по сравнению с действующим линейным навигационным створом порта Калининград.

По результатам расчетов и данным, полученным при оплавывании, подписан акт оплавывания лазерного створного маяка «Анемон-3» и составлен график боковых уклонений. По результатам оплавывания створ ЛСМ «Анемон-3» получил высокую оценку межведомственной комиссии.

В заключении сформулированы основные научные и практические результаты, полученные на основе теоретических и экспериментальных исследований.

В ходе исследования задачи повышения безопасности судовождения за счет использования новых, более точных навигационных систем на основе сканирующих лазеров, оптимизированных и адаптированных к конкретным условиям морских портов и внутренних водных путей получены следующие результаты:

1. Проведен анализ источников излучения средств навигационного оборудования. Обоснован выбор длины волны излучения и выбран тип лазерных полупроводниковых диодов для использования в лазерных створных маяках.

2. Разработаны методики проведения стендовых испытаний сканирующих модулей для оценки мощности излучения и параметров диаграммы направленности в зависимости от температуры окружающей среды.

3. По разработанным экспериментальным методикам проведены стендовые испытания модулей створных маяков портов Туапсе и Калининград. Испытания позволили провести настройку и доводку модулей.

4. Разработана методика оценки безопасности лазерного излучения створного маяка. Разработана формула расчета экспозиции лазерного излучения. По разработанной методике проведен расчет и оценка безопасности створа «Севастопольский» порта Калининград, проведен выбор класса опасности излучения.

5. Результаты натурного замера мощности лазерного излучения, проведенного комиссией в порту Калининград хорошо коррелируют с рассчитанным автором значением экспозиции лазерного излучения, что

позволяет сделать вывод о безопасности лазерного створного маяка для судоводителя и точности разработанной автором методики оценки безопасности лазерного излучения.

6. Проведено описание системы с точки зрения надежности, разработана методика оценки надежности лазерного створного маяка по результатам опытной эксплуатации. Проведен расчет показателей надежности маяков порта Туапсе и Посеченского створа.

7. Проведен выбор привода для осуществления горизонтального сканирования лазерного излучения.

8. Разработана система горизонтального сканирования излучения на основе микропроцессора и сервопривода шагового. Разработана программа управления сервоприводом на языке SML. Наличие программы управления позволяет оперативно менять скорости и углы горизонтальной развертки излучения в зависимости от места дислокации створного маяка без внесения изменений в конструкцию.

9. Предложенные методики проведения стендовых испытаний и оценки безопасности лазерного излучения апробированы при разработке лазерного створного маяка порта Калининград. Проведена опытная и натурная проверка результатов, показавшая соответствие параметров системы, полученным из расчетов, параметрам, полученным экспериментальным путем (оплавывание).

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

А. Работы в изданиях из рекомендованного ВАК перечня:

1. Новиков В.К., Савельев В.Г., Хина A.A. Оценка надежности системы навигационного оборудования на примере лазерного створного маяка «Анемон». — М.: Речной транспорт. № 5 2010 г. С. 75-76.

2. Хина A.A. Разработка методики оценки безопасности для судоводителя излучения лазерного створного маяка. — М.: Естественные и технические науки, № 1(51), 2011, С. 271-275.

Б. Остальные работы:

3. Миронов А.Ю., Колычев A.M., Хина A.A., Савельев В.Г. «Разработка лазерной навигационной системы «Анемон-3» в морском исполнении для установки в Туапсе и других портах России с целью повышения безопасности судоходства». Вопросы физики, химии и экологии на водном транспорте. Сборник трудов кафедры физики и химии МГАВТ. -М., Альтаир-МГАВТ, 2009, С. 7-8.

4. Колычев A.M., Миронов А.Ю., Хина A.A., Савельев В.Г. «Натурные испытания JICM «Анемон-3» в условиях г. Москвы». Вопросы физики, химии и экологии на водном транспорте. Сборник трудов кафедры физики и химии МГАВТ. -М., Альтаир-МГАВТ, 2009, С. 8-9.

5. Савельев В.Г., Акимов C.B., Колычев В.Г. Миронов А.Ю., Ивашкин П.И., Хина A.A. «Разработка и испытания JICM «Анемон» в порту Туапсе». Вопросы физики, химии и экологии на водном транспорте. Сборник трудов кафедры физики и химии МГАВТ. - М., Альтаир-МГАВТ, 2009, С. 17-18.

6. Хина A.A., Колычев А.М., Ивашкин П.И., Миронов А.Ю., Кобранов С.М., Савельев В.Г., «Разработка испытательного стенда для лазерных приборов и испытания элементов и модулей «Анемон-3». Вопросы физики, химии и экологии на водном транспорте. Сборник трудов кафедры физики и химии МГАВТ.-М, Альтаир-МГАВТ, 2009, С. 10-13.

7. Хина A.A. «Исследование температуры и энергетических режимов ЛСМ «Анемон» применительно к использованию ЛСМ в разных климатических условиях». Вопросы физики, химии и экологии на водном транспорте. Сборник трудов кафедры физики и химии МГАВТ. - М., Альтаир-МГАВТ, 2009. С. 22-24.

8. Савельев В.Г., Новиков В.К., Хина A.A. «Надежность ЛСМ «Анемон» при эксплуатации в различных климатических условиях». Вопросы физики, химии и экологии на водном транспорте. Сборник трудов кафедры физики и химии МГАВТ. - М., Альтаир-МГАВТ, 2009, С. 24-26.

9. Хина A.A. «Вопросы лазерной безопасности и их обеспечение в лазерных створных маяках». Вопросы физики, химии и экологии на водном

транспорте. Сборник трудов кафедры физики и химии МГАВТ. - М., Альтаир-МГАВТ, 2009, С. 27-30.

10. Савельев В.Г., Ивашкин П.И., Хина A.A., Миронов А.Ю. «Исследование температуры и энергетических режимов лазерного створного маяка типа «Анемон-3» применительно к использованию лазерного створного маяка в разных климатических условиях» // отчет о научно -исследовательской работе (работа выполнена в МГАВТ) Госрегистрация № 0120.0601831, инв. № 0220.0605510 - М., 2005 г. 32 с.

11. Савельев В.Г., Акимов C.B., Колычев A.M., Миронов А.Ю., Ивашкин П.И., Хина A.A. и др. «Разработка, изготовление, монтаж и ввод в эксплуатацию лазерного створного маяка «Анемон-3» для порта Туапсе» // отчет о научно - исследовательской работе (работа выполнена в МГАВТ) Госрепистрация № 0120.0500119, инв. № 0220.0705565 - М., 2005 г. 75 с.

12. Савельев В .Г., Хина A.A. «Исследование путей создания норморяда лазерного створного маяка (JICM) типа «Анемон» для морских и речных применений в различных климатических зонах России» // отчет о научно -исследовательской работе (работа выполнена в МГАВТ) Госрегистрация № 0120.0700211, инв. № 0220.0705575 - М„ 2006 г. 55 с.

13. Савельев В.Г., Хина A.A. «Исследование и расчет варианта JICM «Анемон» с учетом особенностей порта Санкт-Петербург» // отчет о научно -исследовательской работе (работа выполнена в МГАВТ) Госрепистрация № 0120.0712358, инв. № 0220.0803633 - М., 2007 г. 26 с.

14. Савельев В.Г., Колычев A.M., Акимов C.B., Ивашкин П.И., Хина A.A., Миронов А.Ю., Шальнева Н.В. «Необходимость применения лазерного створного маяка (JICM) «Анемон-3» на колене №6 Калининградского морского канала для улучшения лоцманской проводки судов» // отчет о научно - исследовательской работе (работа выполнена в МГАВТ) Госрегистрация № 0120.0700217, инв. № 0220.0803626 - М., 2006 г. 32 с.

Хина Андрей Анатольевич

БЕЗОПАСНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ ЛАЗЕРНОГО СТВОРНОГО МАЖА ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ПОДХОДАХ К МОРСКИМ ПОРТАМ.

Подписано в печать "/7" /О 2012 г. Формат 60x90/16 Объем К. А.

Заказ № Тираж 80 экз.

Издательство "Альтаир" ФБОУ ВПО «Московская государственная академия водного транспорта»

117105 г. Москва, Новоданиловская набережная, д. 2 корп.1

Введение.

Глава 1. Анализ предметной области лазерных средств навигации. Выбор источников излучения для лазерного створного маяка и стендовые испытания модулей.

1.1. Анализ зрительных средств навигационного оборудования и их источников излучения.

1.1.1. Применение электрических ламп и суперярких светодиодов.

1.1.2. Применение лазерных источников света.

1.1.3. Типы источников лазерного излучения.

1.2. Выбор длины волны и типа лазерного источника излучения для ЛСМ «Анемон».

1.3. Исследование полупроводниковых лазеров для ЛСМ в различных режимах питания и температуры.

1.3.1. Методика исследования характеристик и испытаний отдельных узлов и систем ЛСМ.

1.3.2. Стендовые испытания лазерных излучателей для ЛСМ.

1.4. Выводы и результаты по первой главе.

Глава 2. Основные эксплуатационные характеристики лазерного створного маяка.

2.1. Вопросы обеспечения безопасности лазерного излучения ЛСМ для лоцманов и судоводителей.

2.1.1. Основные эффекты при воздействии лазерного излучения на человека при использовании лазерных средств для судовождения.

2.1.2. Классы опасности лазерного излучения.

2.1.3. Гигиеническое нормирование лазерного излучения.

2.1.4. Разработка методики расчета безопасности для глаз лазерного створного маяка.

2.1.5. Оценка безопасности лазерного излучения на примере J1CM створа «Севастопольский» порта Калининград.

2.1.6. Экспериментальная оценка безопасности лазерного излучения JICM для судоводителя.

2.2. Оценка надежности системы лазерных створных маяков.

2.2.1. Анализ исследуемого объекта.

2.2.2. Теоретические основы оценки надежности системы.

2.2.3. Факторы, влияющие на надежность системы.

2.2.4. Разработка методики оценки надежности лазерного створного маяка по результатам его эксплуатации.

2.2.5. Расчет параметров надежности системы по результатам эксплуатации в порту Туапсе.

2.2.6. Предложения по повышению надежности системы.

2.3. Выводы и результаты по второй главе.

Глава 3. Разработка системы сканирования лазерного излучения на основе микропроцессора для повышения эксплуатационных качеств ЛСМ.

3.1. Решение задачи горизонтального сканирования в ЛСМ.

3.2. Анализ существующих приводов с точки зрения использования в системе сканирования ЛСМ.

3.2.1. Шаговые двигатели.

3.2.2. Системы управления шаговыми двигателями.

3.2.3. Анализ приводов на базе шаговых двигателей с точки зрения использования в ЛСМ.

3.2.4. Гальванометрические сканаторы.

3.2.5. Анализ возможности использования гальванометрических сканаторов в ЛСМ.

3.2.6. Сервоприводы.

3.3. Разработка программы управления СПШ для осуществления горизонтального сканирования JICM.

3.3.1. Описание программного обеспечения СПШ.

3.3.2. Написание текста программы.

3.4. Выводы и результаты по третьей главе.

Для современного периода развития морской экономической отрасли Российской Федерации важным направлением повышения ее эффективности является увеличение пропускной способности портов. В свою очередь эта задача включает в качестве важнейшей задачу обеспечения оперативности и безопасности входа/выхода судов в терминалы, преодоление узкостей вблизи побережья.

Эту задачу решают средства навигационного оборудования различного принципа действия и назначения: морские наземные, радионавигационные, оптические, спутниковые и т.д. Лазерные средства навигации приобретают в последнее время все более значимую роль, благодаря их высокой точности и эксплуатационной неприхотливости.

В период с 1970-х годов по настоящее время отечественными и зарубежными производителями было разработано несколько систем лазерной навигации для прибрежной зоны. В 1971 - 1972 гг. в Институте оптики атмосферы Академии наук СССР разработали двух и трёхточечные варианты лазерного визуального навигационного створа и провели натурные испытания в морском порту Одессы [1, 2]. В начале 1980-х разработана система «Глиссада», обеспечивающая визуальную ориентацию по рассеянному атмосферой излучению коллимированных лазерных пучков. Система формирует три наклонных лазерных луча, была апробирована в порту Санкт-Петербурга.

В 2000-е годы разработаны системы:

- на базе многоцветного полупроводникового лазерного излучателя световых импульсов наносекундной длительности с электронной накачкой (ПЛЭН), обеспечивающая формирование цветовых зон заданной конфигурации (111ill «Гамма») [40];

- на базе полупроводникового лазера с накачкой сканирующим электронным пучком (СГТЛЭН) [9, 11];

- на базе подвижных панелей с суперяркими светодиодами, излучающими на разных длинах волн [10, 11].

В Московской государственной академии водного транспорта (МГАВТ) с 1980-х годов под руководством д.т.н., проф. Савельева В.Г. ведется разработка методов и систем повышения безопасности судоходства на основе лазерной навигационной системы - лазерного створного маяка (ЛСМ), который нашел практическое применение на водном транспорте. К настоящему времени в МГАВТ создана научная школа лазерной навигации на водном транспорте.

К началу 1990-х годов первое поколение системы ЛСМ на газовых лазерах прошло государственные испытания, система была рекомендована на снабжение флота и внедрена в производство. К 2000 году в МГАВТ была предложена и совместно с научно-исследовательским институтом прецизионного приборостроения Роскосмоса разработана система ЛСМ второго поколения («Анемон-2») на полупроводниковых лазерах, которая прошла испытания и эксплуатируется на Волго-Балтийском водном пути до настоящего времени. Итоги эксплуатации показали достоинства этой системы, и было принято решение о расширении её использования применительно к морским портам. В 2005 г. система ЛСМ «Анемон-3» была поставлена на опытную эксплуатацию в порту Туапсе.

Особенностью данного средства является уникальный по точности способ проводки судов в условиях, где должно быть гарантировано минимальное время реакции судоводителя на изменение траектории движения. Особенно актуальна высокоточная проводка при подходе к портам, в узких фарватерах, при проводке под мостами.

Для проектирования лазерных створных маяков, их надежной и безопасной эксплуатации возникла необходимость комплексной оценки эксплуатационных характеристик применительно к данному типу зрительных средств навигационного оборудования.

В процессе проектирования ЛСМ выявлена научно-техническая проблема, состоящая в необходимости достижения максимальной дальности видимости излучения, и, соответственно, достаточной мощности лазеров, и, в то же время, безопасности излучения ЛСМ для судоводителя.

Практика эксплуатации ЛСМ выявила потребность в разработке методик оценки надежности, методик для проведения стендовых испытаний модулей ЛСМ.

Таким образом, выявлено основное общее противоречие между необходимостью иметь зрительные средства навигации на основе лазеров для повышения безопасности при подходах к портам и на внутренних водных путях, и отсутствием методов комплексной оценки эксплуатационных характеристик.

В рамках выявленного основного общего противоречия выявлены три следующих частных противоречия:

1) между необходимостью иметь полную, адаптированную к новому типу зрительных средств навигационного оборудования методику проведения стендовых испытаний модулей ЛСМ и фактическим отсутствием такой методики;

2) между необходимостью обеспечения безопасности судоводителей при проходе по ЛСМ и фактическим отсутствием комплексной методики оценки безопасности излучения ЛСМ с учетом движения судна, поглощения излучения атмосферой, наличием вертикальной и горизонтальной разверток излучения;

3) между необходимостью обеспечения надежной эксплуатации системы ЛСМ и отсутствием методики оценки надежности данного типа средств навигационного оборудования.

В настоящее время в разработанных ЛСМ типа «Анемон», «СКАЛС» использована механическая система сканирования лазерного излучения, в которой жестко фиксированы параметры сканирования. В целях повышения эксплуатационных возможностей, точности ориентирования, оптимизации конструкции ЛСМ в части унификации и адаптации параметров ЛСМ для разных морских портов в работе предложено разработать систему микропроцессорного управления сканированием лазерного излучения вместо механической системы. Ее преимущества: высокая точность позиционирования лучей, программное управление параметрами развертки, гибкость конструкции. Создание такой системы является логическим продолжением внедренного в ЛСМ алгоритма нелинейного сканирования (патент №2354580) и позволит увеличить точность проводки судов, расширить адаптивные возможности системы к условиям различных портов, снизить затраты на производство и разработку оборудования ЛСМ.

Выявленные основное и частные противоречия показали основные направления исследований системы ЛСМ и определили цель работы.

Цель работы - разработка комплекса экспериментальных и аналитических методов оценки безопасности ЛСМ для судоводителя и оценки надежности оборудования ЛСМ, разработка микропроцессорной системы управления сканированием лазерного излучения.

Объектом исследования является зрительное средство навигационного оборудования - лазерный створный маяк.

Предметом исследования являются эксплуатационные характеристики ЛСМ, методы и средства адаптации оборудования к разным типам фарватеров и каналов.

Задачи исследования.

1. Выбор источников лазерного излучения. Систематизация и адаптация методов стендовых испытаний лазерной техники применительно к оборудованию ЛСМ. Разработка методик стендовых испытаний оборудования ЛСМ.

2. Разработка методических основ решения научно-технической задачи увеличения дальности видимости ЛСМ и оценки безопасности излучения.

3. Разработка методики оценки надежности ЛСМ по результатам эксплуатации и разработка рекомендаций по увеличению надежности.

4. Оценка существующих прецизионных приводов с точки зрения использования в системе сканирования ЛСМ. Разработка системы управления сканированием на основе микропроцессора для улучшения эксплуатационных свойств навигационной системы. Разработка программы управления сканированием.

5. Практическая апробация разработанных методов и методики оценки безопасности излучения для судоводителей ЛСМ порта Калининград.

Методы исследования.

В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические методы базировались на квантовой теории излучения, теории поглощения света атмосферой, теории надежности, статистических методах оценки надежности.

Экспериментальные методы основывались на классических методах настройки оптических приборов, методах измерения параметров лазерного излучения в лабораторных и натурных условиях.

Достоверность и обоснованность результатов работы, выводов и рекомендаций, изложенных в диссертации, обеспечены комплексным характером работы. Теоретические результаты подтверждены экспериментальными данными, полученными в результате натурных и стендовых испытаний. По результатам натурных испытаний получены акты.

Основные результаты диссертационной работы:

1. Проведен анализ источников излучения средств навигационного оборудования. Обоснован выбор длины волны излучения и выбран тип лазерных полупроводниковых диодов для использования в ЛСМ.

2. Разработаны методики проведения стендовых испытаний модулей лазерных сканирующих для оценки мощности излучения и параметров диаграммы направленности в зависимости от температуры окружающей среды.

3. По разработанным экспериментальным методикам проведены стендовые испытания модулей ЛСМ портов Туапсе и Калининград. Испытания позволили провести настройку и доводку модулей ЛСМ.

4. Разработана методика оценки безопасности лазерного излучения ЛСМ. Разработана формула расчета экспозиции лазерного излучения ЛСМ. По разработанной методике проведен расчет и оценка безопасности ЛСМ створа «Севастопольский» порта Калининград, проведен выбор класса опасности излучения ЛСМ.

5. Результаты натурного замера мощности лазерного излучения, проведенного комиссией в порту Калининград хорошо коррелируют с рассчитанным автором значением экспозиции лазерного излучения, что позволяет сделать вывод о безопасности ЛСМ для судоводителя и точности разработанной автором методики оценки безопасности лазерного излучения.

6. Проведено описание системы с точки зрения надежности, разработана методика оценки надежности ЛСМ по результатам эксплуатации. Проведен расчет показателей надежности ЛСМ порта Туапсе и Посеченского створа.

7. Проведен выбор привода для осуществления горизонтального сканирования лазерного излучения.

8. Разработана система горизонтального сканирования излучения ЛСМ на основе микропроцессора и сервопривода шагового. Разработана программа управления сервоприводом на языке БМЬ. Наличие программы управления позволяет оперативно менять скорости и углы горизонтальной развертки излучения в зависимости от порта дислокации ЛСМ без внесения изменений в конструкцию.

9. Предложенные методики проведения стендовых испытаний и оценки безопасности лазерного излучения апробированы при разработке ЛСМ порта Калининград. Проведена опытная и натурная проверка результатов, показавшая соответствие параметров системы, полученным из расчетов, параметрам, полученным экспериментальным путем (оплавывание).

Заключение

1. A.c. 760593 СССР. Световой маяк / В.М. Желудков, В.А. Преснов, В.Я. Фадеев; 1978.

2. A.c. 714928 СССР. Устройство для световой сигнализации при ориентировании движущихся объектов /Ф.А. Ахмадулин, Г.А. Калошин, В.Я. Фадеев; 1978.

3. A.c. 1420816 СССР. Оптическая система проводки судов / А.П. Данилов, Ю.Н. Громов, А.П. Евтеев, A.B. Рожанец; 1987.

4. A.c. 683364 СССР. Способ определения местоположения судна / В.Е. Зуев, В.Я. Фадеев, В.Г. Ошлаков; 1978.

5. A.c. 726797 СССР. Способ ориентирования движущихся объектов / Ф.А. Ахмадулин, Р.Г. Дахновский, Г.А. Калошин, В.Я. Фадеев; 1978.

6. Батусов C.B. Светосигнальные установки. М.: Энергия, 1979. - 120.

7. Басов Ю.Г. Светосигнальные устройства. М.: Транспорт, 1993.

8. Булгаков A.A. Частотное управление асинхронными двигателями М.: Энергоиздат, 1982. 216 с.

9. Васильев Д.В. Зрительные средства навигационного оборудования на основе сканирующего полупроводникового лазера с электронной накачкой (СПЛЭН) // Приборы и Системы. Управление, контроль, диагностика. 2004. -№11.-С. 19-26.

10. Васильев Д.В. Зрительные средства навигационного оборудования на основе сверхярких светодиодов // Приборы и Системы. Управление, контроль, диагностика. 2005. - №1. - С. 23-27.

11. Васильев Д.В. Зрительные оптико-электронные навигационные комплексы на основе полупроводниковых источников света: Дисс. канд. техн. наук. / -М., 2006. 301 с.

12. Вереникина И.М., Карасик В.Е., Рожков О.В. Вопросы лазерной безопасности: Учеб. пособие / под. ред. О.В. Рожкова, М.: Изд-во МГТУ, 1993.-50 е., ил. 2.

13. Викулов С.Ф., Жуков Г.П., Ткачев В.Н., Ушаков В.Я. Военно-экономический анализ. -М.: Воениздат, 2001.-350 с.

14. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока. ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина» Иваново, 2008. - 298 с.

15. Громов Ю.Н., Савельев В.Г., Шмерлинг И.Е., Цупин A.A. Эксплуатационные испытания лазерного створа в навигацию 1983 года. в кн. «Повышение надёжности и эффективности технических средств речного транспорта», М.: ЦБНТИ Минречфлота, 1985.

16. ГОСТ 12.1.040-83 ССБТ. Лазерная безопасность. Общие положения. М, 1987.

17. ГОСТ 12.031-81. Лазеры. Методы дозиметрического контроля лазерного излучения. М., 1981.

18. ГОСТ 27.003 90 Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности.

19. Документ Международной Ассоциации Маячных Служб «Руководство МАМС по Службам Движения Судов» ,1998.

20. Ермолаев Г.В., Мурзин Л.А. Лазерный маяк в действии // Морской флот. 1972. - №11. - С.62.

21. Ермолаев Г.В., Мурзин Л.А. Лазерные створы // Морской флот. -1971. -№2.-С.24.

22. Емельянов A.B., Шилин А.Н. Шаговые двигатели. РПК Политехник. Волгоград, 2005.

23. Зуев В.Е., Фадеев В.Я. Лазерные навигационные устройства. М.: Радио и Связь, 1987 160 с.

24. Зуев В.Е., Пересыпкин В.И., Фадеев В.Я., Калошин Г.А., Константинов P.C. Лазерные устройства для обеспечения судовождения. -Новосибирск: Наука, 1985 125 с.

25. Зуев В. Е., Кабанов М. В. Перенос оптических сигналов в земной атмосфере (в условиях помех). М., 1977.

26. Зуев В. Е., Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. М., 1970.

27. Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. Теория оптических систем. М.: Машиностроение, 1992.-448 с.

28. Иванищев В.И. Лазерные приборы для навигационного оборудования морских каналов // Морской флот. 1977. - №10 - С.30.

29. Козлов Б.А., Ушаков И.А. Справочник по расчету надежности радиоэлектроники и автоматики. М.: «Советское радио», 1975. -472 с.

30. Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления: Пер. с англ. -М.: Энергоатомиздат, 1987.

31. Каталог продукции Sanyo Electric Co., Ltd, март 2005 / Лазерные диоды.

32. Каталог продукции ООО «НПФ Электропривод». С.Пб., 20062007.

33. Каталог продукции RAYLASE AG., август 2008 / 2-Axis Laser beam Deflection Units.

34. Каталог продукции ЗАО «Сервотехника». М.: / Интегрированный сервопривод.

35. Каталог продукции ЗАО «Сервотехника»., М.: - 2009/ Интегрированный сервопривод. Язык программирования версия 4.0.

36. Мешков В.В. Основы светотехники ч.1. М.: Энергоиздат, 1979.267 с.

37. Никулин С.М. Надежность элементов радиоэлектронной аппаратуры. М.: Энергия, 1979. - 81 с.

38. Нестерук И.Н. Современные гальванометрические сканаторы // Лазер-информ. 2007. - № 5. С. 9-10.

39. Нестерук И.Н. Гальванометрические сканаторы для лазерных маркирующих комплексов. // Фотоника 2007. № 3. С 10-11.

40. Олихов И.М., Косовский Л.Я. Мобильная лазерная трехцветная навигационная система // Электроника. Наука. Техника. Бизнес. 1999. - № З.-С. 25-27.

41. Острейковский В.А. Теория надежности: Учебн. для вузов. М.: Высш. шк., 2003.-463 с.

42. OTT 1.1.1 95 Система общих технических требований к видам вооружения и военной техники. Системы и комплексы (образцы) вооружения и военной техники. Общие требования по надежности.

43. Пляскин П.В., Федоров В.В., Буханов Ю.А. Основы конструирования электрических источников света. М.: Энергоатомиздат, 1983.-360 с.

44. Прядко А. Система световых величин // 625. 2004. - № 3.

45. Приказ МО от 05.07.1990 №268.

46. Прокопенко В.Т., Трофимов В .А., Шарок Л.П. Учебное пособие. Психология зрительного восприятия. С.Пб.: Гос. университет ОТМО, 2006.

47. Пат. 1346852 (Австралия), F21Q. Лазерный маяк / Лазер Электронике лтд; 1971.

48. Пат. 2141472 Франция МКИ F21 Q 3/00. Аэронавигационный маяк.

49. Пат. 50 -10158 Япония МКИ G 01 S 9/66. Метод позиционирования судов / Токахаси Кодзи, Ито Седзи.

50. Пат. 2530034 Франция. Световой маяк.

51. Пат. 220788 Франция. Устройство для введения кораблей в сухой док // Изобретения в СССР и за рубежом. 1974. -№29.

52. Пат. 2302357 Россия. Способ проводки речных и морских судов по заданной траектории / Савельев В.Г., Колычев A.M., Повадин А.П. № 2005119519; Заявлено 24.06.05. Приоритет 24.06.05.

53. Пат. 2354580 Россия. Способ формирования зон ориентирования с помощью J1CM / Савельев В.Г., Колычев A.M., Повадин А.П., Миронов АЛО. -№2008100256; Заявлено 15.01.08. Приоритет 15.01.08.

54. Радиационная безопасность лазерных изделий, классификация оборудования, требования и руководство для потребителей: Стандарт МЭК. Публ. 825-я. / Международная электротехническая комиссия. М., 1987.

55. Савельев В.Г., Цупин A.A. Лазерные навигационные средства. -М.: ЦБНТИ Минречфлота, 1981. 26 с.

56. Савельев В.Г., Громов Ю.Н., Александрова Н.В., Шибаев В.В., Колычев A.M. Опыт использования лазерного створа на внутренних водных путях в навигацию 2000 г. и перспективы. // Труды «Нева 2001».

57. Сабинин Ю.А., Грузов В.Л. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы. Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 126 с.

58. Справочник по лазерам. В 2-х томах. Том 1/ под ред. акад. A.M. Прохорова. -М.: Сов радио, 1978. 504 е., ил.

59. Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров 5804-91. М., 1991.

60. Технологические лазеры. Справочник, том 1. / под ред. д.т.н. Г.А. Абильсиитова. -М: Машиностроение, 1991. -432 с.

61. Тихонов А.О., Цывинский М.М. Эволюция приводов на базе шаговых двигателей/ статья ЗАО «Сервотехника».

62. Цупин A.A., Шерстнёв A.B. Расчёт лазерной навигационной системы для движения судов по криволинейным фарватерам, М. МИИВТ; 1987.

63. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. -Екатеринбург: УРО РАН, 2000. - 654 с.

64. Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока.-М.: Энергоиздат, 1982. - 192 с.

65. Arecehi A.V., Lomer L.R. Single station, Laser Bange Light // In: 9 International Conference of Lighthouses and Other Aids to Navigation Ottava -1975.

66. Buyers Guide // Laser Focus. 1979. №5. P. 118.

67. Device tracts moving objects // Off shore. 1984. №4. P.44.

68. Dutch considering lasers for guiding vessels into busy port of Rotterdam //Laser Fokus. 1971. V.7. №10. P.32.

69. Laser Lighthaus // Elektrotech. 1969. V. 84, № 1, P. 45.

70. Lasers get survey applications from Decea // Electronics Weekly. 1972. №602. P.32.

71. LED light for navigation lanterns // Dock and Harbour Auth. 1987. №788.

72. Pat. 1 274.358 GFR.Anordnung zur optischen Leitsrahllenkung von schiffen / Woelky O.

73. Pat. 2.258.635 France. Dispositif a faiscean laser pour la localization en divection d'un mobile / J.-M. Vanchy, G Voiront.

74. Pat. 1.179.824 Great Britain. Navigational beacon / IBM Corporation.

75. Pat. 5448235 USA MKN G 08G 3.00. Single laser method and system for marine channel marking.

76. Redmond Aylward. Advance & Technologies of Galvanometer-based Optical Scanners. SPIE, Vol.3787, July 1999.1. СОГЛАСОВАНО

77. Створ «.Севастопольский» Калининградского морского канала.

78. Россия, ) 19991. гг Москва ул. Вашпоса л,38корп.! 'ооооо4. " '

79. РОСС К11. АК6Ш00496 Срок чейстзня о 15.01.2008г. ш 14.01.2011г. Выдан ГУП Москвы ".Оборонтесг, Россия г- Москиа 10305; ул Трубная д.З 5 о гр. 1 ООО йЛачинтех "

80. России, 114991 г. Москва ул. Ваиилоиа ¿.38 Корп.!ор ^ С ев ¿о го м о л ь с га ¡Й » КМК1. Дата ■ц&тора1. Дистанциялперту^а1. Я5 метров ! 7 ммI

81. Номинальное значение I Допустимый предел ГОСТ Р 5072302 мЙг 2 мВт

82. ЛСМ «СКАЛС» соответешуйт требованиям бсзогшсж)су^ля плаз Зам. начальника службы КМК (Чсркяшин С А

83. Вед. специалист по охране труда

84. Зам. Главного конструктора 000»Лазинтех»

85. Гл. механик ООО <'Лазшггсх»

86. КоробдП.Г* \ \ Колычев А,М.\1. Д \ Акимои С.В \

87. Копия верна Руководитель работы Д-Т-н., —

88. СИСТЕМА СЕРТИФИКАЦИИ ГОСТ Р ГОССТАНДАРТ РОССИИ1. Срок действия с1501.20081401.201106.18638

89. ОРГАН ПО СЕРТИФИКАЦИИ Рсг-1'ОСС КШЮ01.11АКМ ПРОДУКЦИИ ГУН МОСКЪЫ "OBOPOHTI CT"

90. РФ, 103051, t. Москва, >.шца Трубная, дом 35, ci р. 1, uvi. (495) 684-1085, факс (495) 684-1506, c-mail: inforïoborontcst.ru.

91. ПРОДУКЦИЯ -''а,сРпь,й сшорньш маик "Ска ic". Технические условия ЛАТС.433784.004 ТУ. Серийный выпуск.

92. СОО(Г|ГТСТВ\ГТ ТРЕБОВАНИЯМ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВкод OK ООт(ОКП|44 75501.о\ТН юд

93. ООО "Лазерные инновационные технологии" (ООО ".Ланппе*").т-.тшчнь119991,1. Москва, ул. Вавилова 38, корн. 1

94. СЕРТИФИКАТ ВЫДАН ООО "Лазерные ишшнлцншшме гслиолопш" (ООО "Лашнгсх"). Код-<ЖИО:80747782. ИНН-.7736557570119991, г. Москва, ул. Вавилова 38, корп. 1, г сл. (495) 148-26-33, факс (495) 148-26-33.

95. Пфикат цо применяемся при оОятаюм исш и'ргяфиклцин

96. Копия верна Руководитель работы Д.т.н., проф/СавельевДВ-.Г.2012 г.

97. Протокол результатов опытной эксплуатации ЛСМ «Анемон» в порту1. Туапсе

98. За период эксплуатации ЛСМ «Анемон» в порту Туапсе с 24.08.2005 г. по 11.04.2006 г. зафиксировано три отказа:

99. Отключение правого основного модуля. Включен резервный комплект аппаратуры 01.10.2005 г. При последующем включении основного комплекта аппаратуры 05.01.2006 г. произошло самоустранение неисправности. Причина неисправности модуля не установлена.

100. Заклинивание горизонтальной развертки в правом основном модуле из-за дефектов сборки. Включен резервный комплект аппаратуры 25.01.2006 г. Блок горизонтальной развертки восстановлен представителем МГАВТ0402.2006 г.

101. В указанный период отмечена неустойчивая работа блока автоматического переключения с основного комплекта аппаратуры на резервный, в связи с чем переключение с комплекта на комплект производилось вручную.

102. Начальник отдела АМП Туапсе

103. Заместитель главного конструктора ЛСМ «Анемон»1. И.Н. Бабич А.М. Колычев

104. Копия верна Руководитель работы Д.т.н., проф./Сав&льев.В.Г.

105. УТВЕРЖДАЮ» Капитан порта Калининградпп В.Г. Беляев 08 08 2006 года1. АКТ

106. Оилавывания Лазерного створного маяка (JICM) «Анемон-З», установленного для проведения опытной эксплуатации на линии действия прицельного створа «Светлый-Н» 92,1° 272Л°2 августа 2006 года п. Калининград

107. Погода: облачность 2 балла, осадки - без осадков. Видимость - 8 баллов, волнение - 1-2 балла.

108. Наблюдаемый цвет огня красный.

109. Дальность видимости. Дневная дальность видимости створных знаков и дальность видимости огней створа обеспечивалась по всей длине ходовой части створа.

110. Неходовая часть створа для знаков и при высоте глаза наблюдателя е=5м равна 1.0 км.

111. Ходовая часть створа (ХЧС) 8.350 км.

112. При оплавывании надежно опознавались огни лазерного створного маяка.

113. При оплавывании положение створных огней в ночное время и в дневное время при высоте глаза наблюдателя е=5м оценивалось надежно.

114. Курс по компасу в прямом направлении составил 92,1 в обратном направлении 272,1°.

115. Проверка фактических боковых уклонений от оси произведена на Малом гидрографическом судне «Надежда», проекта Р 2170. Галсы прокладывались перпендикулярно к линии створа через 100 метров (ст. ст. 152-154 ИНО-2000).

116. Выводы: Использование лазерного створа наиболее эффективно в условиях пониженной видимости и в сумерках. Боковые уклонения значительно меньше при использовании Лазерного створа.1. Председатель комиссии:

117. Михайлов Б.Б. Железняков А.Э. Буденный А.Т. Черкашин С.А.1. Шушарин A.B.

118. Савельев В.Г. Колычев А.М.инженер электронщик лаборатории точных измерений МГАВТ1. Акимов С.В.

119. Копия верна Руководитель работы Д.т.н., лрос}}^Савельев-В.Г.1. У^^ ¿^>" 2012 г.1. ПРОТОКОЛ

120. Межведомственного совещания по итогам испытания лазерного створного маяка «Анемон-3» на Калининградском морском канале и перспективах его использования в морских портах РФ и на подходах кним.г. Калининград 02 ноября 2006 г.1. Повестка дня:

121. О принципах действия и особенностях эксплуатации лазерного створного маяка «Анемон-3», анализ и обобщение опыта эксплуатации (Доклад главного конструктора доктора технических наук, профессора В.Г. Савельева).

122. Обсуждение вопроса реконструкции створов «Прибрежный» и «Севастопольский», в целях повышения их чувствительности (Доклад начальника службы Калининградского морского канала Н.С. Лядвик).1. Руководитель совещания:

123. Начальник управления обеспечения судоходства ФАМРТ-Ольшевский А.Н.1. Присутствовали:1 Беляев В.Г.2 Деменок А.Ф.3 Михайлов Б.Б.4 Чибиряев С.А.5 Савельев В.Г.6 Колычев A.M.7 Самоненко С.С.8 Долинин И.Е.9 Шмалий И.Г.10 Королев Е.А.

124. Начальник ФГУ «АМП Калининград» капитан порта И.о. Директора КФ ФГУП «Росморпорт» Заместитель капитана порта Калининград Ректор Московской государственной академии водного транспорта, доктор юридических наук, профессор

125. Главный конструктор по лазерной навигации, доктор технических наук, профессор

126. Заместитель главного конструктора по лазерной навигации1. Главный специалист ЦНИИМФ

127. Заместитель главного инженера начальник службыморского канала КФ ФГУП «Росморпорт»

128. Заместитель начальника службы морского канала КФ1. ФГУП «Росморпорт»

129. Главный гидрограф КФ «Росморпорт»

130. Начальник лоцманской службы КФ ФГУП1. Росморпорт»

131. Старший лоцман старший смены КФ ФГУП «Росморпорт»

132. Старший лоцман КФ ФГУП «Росморпорт» Ведущий инженер проекта ФГУП «18 СКТБ ВМФ» Начальник Гидрографической службы Балтийского флота

133. Начальник отделения Маячной службы ГС БФ Заместитель начальника отделения МС ГС БФ1. По повестке выступили:

134. Ольшевский А.Н. вступительное слово;

135. По первому вопросу повестки совещание решило:

136. Признать, что ЛСМ «Анемон-3», обладает техническими характеристиками, позволяющими повысить условия безопасного плавания, в том числе повышает точность удержания судна на оси канала и дальность видимости.

137. Рекомендовать руководству ФГУП «Росморпорт» рассмотреть возможность установки ЛСМ «Анемон-3», на 2, 3, 6 и 9 коленах Калининградского морского канала.

138. Разработчикам предоставить начальнику ГУНИО МО РФ результаты испытаний ЛСМ «Анемон-3» для согласования по использованию его на судоходных путях.

139. С.А. Чибиряев В.Г. Савельев А.Ф. Деменок И.Е. Долинин М.Я. Васильев А.В. Галичский1. С.С. Самоненко1. Копия верна1. Руководитель работы

140. УТВЕРЖДАЮ» Капитан порта Калининградпп В.Г. Беляев 28октября 2010 года1. АКТоплавывания Лазерного створного маяка (ЛСМ) «СКАЛС», установленного на линии действия створа «Севастопольский» 255,9° 75,9°26 октября 2010 года п. Калининград

141. Целью оплавывания являлась оценка лазерного створа, установленного на линии действия прицельного створа «Севастопольский» 255,9° 75,9° и проверка фактических боковых уклонений в светлое и темное время суток и сравнение их с допустимыми (расчетными).

142. Оплавывание створов производилось 26 октября 2010 года в светлое время суток в период с 15:55 до 16:40 и в темное время суток 19:30 до 20:00.

143. Погода: облачность 8 баллов, осадки - без осадков, ветер - СЗ, 2-5 м/с, видимость - 8 баллов, волнение - 1 -2 балла.

144. Дальность видимости. Дальность видимости лазерного створа в светлое и темное время суток обеспечивалось по всей длине и составила 7.8 км (4.2 М). Неходовая часть створа(НХЧ) 1.39 км. Ходовая часть сi вора (ХЧС) - 1.39 км - 7.44 км.