автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.07, диссертация на тему:Особенности построения и функционирования комплексов светосигнального оборудования для посадки вертолетов на суда и плавучие буровые установки

ВСЕРОССИЙСКИЙ НПаЧНО-ИССЛНЛОВАТЕЛЬСНИИ ПР0ЕКШ-К0НСТРЗКТ0РСШ СВКТОТШИЧЕСШ ИНСТИТУТ им. С.И,ВАВИЛОВА

Р Г Б ОД

2 4 АПР 19Г:3 На правах рукописи

БИБАЕВ ЕВГЕНИЙ ЮРЬЕВИЧ

УДК 628.971.8 : 656.71

ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСОВ СВЕТОСИГНАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОСПДКИ ВЕРТОЛЕТОВ НА СУДА И ПЛАВУЧИЕ БНРОВЫК УСТАНОВКИ

(Специальность 05.09,0?) Светотехника и источники спета

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иосква - 1995

Работа выполнена в Специальном конструкторско-технологи-ческом бвро световых и светосигнальных приборов АО "Злектролуч" (СКТБ ССП)

Научный руководитель - доктор технических наук,

Басов В.Г..

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

Ляцукова С .Н., кандидат технических наук Дворкин В.Р.

Ведущее предприятие - Государственный летно-исследовательский

институт ии.Громова

Защита диссертации состоится •Ж".^¿»¿-1995 г. в "^_"часов на заседании Специализированного совета К 143.01.01 при Всероссийском научно-исследовательском проектно-конструкторском светотехническом институте им. С.И.Вавилова по специальности 05,09.07 - "Светотехника и источники света",

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИСИ. Автореферат разослан 1995г.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 129301 Носква, пр-т Мира, 106, Совет ВНИСИ.

Ученый секретарь Специализированного совета К 143.01.01

кандидат технических

- 3 -

05ЩЙЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Разработка комплексов светосигнального оборудования (КССО), предназначенных для посадки и взлета летательных аппаратов (ЛА), требует решения целого ряда взаимосвязанных задач: выбора светотехнических характеристик огней, способа размещения их на объекте, режимов работы и т.п. Проведение жирокомасжтабных летних экспериментов для определения набора оптимальных характеристик комплекса практически невозможно, так как требдет огромных материальных затрат. Сбор информации по опыту зксплдатации аэронавигационного светосигнального оборудования за всю истории авиации дает возможность лижь с малой степеньи однозначности остановиться на каком-либо варианте. Особо остро стоит эта проблема в случаях, когда требуется создание комплекса нового поколения. Ревить ее можно на основе системного подхода, базирувчегося на анализе системных связей в комплексе как в открытой системе адаптивного типа и их качественной и количественной оценке.

Потребность в разработке нового отечественного комплекса, обеспечивавшего посадку вертолетов на палубЗ в любое время суток, в том числе в условиях ограниченной видимости, а также ночьи, диктуется требованием эффективной эксплуатации судов и плавучих буровых установок С ПБЭ) и связана со значительными экономическими выгодами. КССО предыдущей разработки (60-е годы) снят с производства, как неотвечащий многим требованиям. Сознание актуальности этой работы нашло отражение в Государственной программе, что зафиксировано Межведомственным режением N 1/39-9847/681 от 19.09.86 и планами работы СКТБ ССП.

Цель работы

Цельи работы являлось проведение теоретических и экспериментальных исследований для выработки основ построения КССО и принятия технических решений, направленных на создание современного комплекса для посадки вертолетов на суда и ПОЗ. Для достижения указанной цели необходимо было решить основные задачи:

1. Рассмотреть особенности построения КССО для посадки вертолетов на суда и ПБЗ.

2. Выработать основы метода количественных оценок получаемой пилотом информации.

3. Разработать метод измерения угловой инрины переходной зоны глиссадных огней,

4.•Исследовать днхроичные светофильтры на предмет их применения в свегосипшыш огнях.

5. Создать новые тшш огней и разработать на их основе новый высокоэффективный светосигнальный комплекс.

Объектом исследоа-гпия являлся КСС1) для посадки вертолетов на суда и ПБ9, в том числе входящие в его состав элементы: глиссадный огонь и указатель положения палубы при качке.

Научная новизна

1. Впервые комплекс светосигнального оборудования рассмотрен как открытая система с выраженными адаптивными свойствами. Передачу информации предложено характеризовать вектором информативности, направленны« на цель системы - посадку или взлет ЛП,

2. Предложен метод оценки информативности комплекса, позво-лящий в количественном выражении рассчитывать характеристики процесса приема информации пилотом в полете и определять гармоничное сочетание световых сигналов, воспринимаемых пилотом как сбалансированный поток информации об объекте назначения, месте нахождения ПА и вневней среде.

3. Разработаны три метода инструментального измерения угловой кирины переходной зоны глиссадного огня: метод световых параметров, основанный на изменении силы света при перемецении Л/1 из одного светового сектора в другой, метод параметров отнове-ний, основанный на учете изменения цвета между секторами путем введения дополнительных светофильтров и метод параметров цветности, основанный на соотновениях координат цветности граничацих секторов.

4. "Определены преимущества и условия применения дихроичных светофильтров в светосигнальных приборах (по сравнении с абсорбционными светофильтрами), в частности, в глиссадном огне.

Практическая ценность

1. Предложенный метод оценки информативности при использовании разработанных системных основ построения и функционирования комплекса позволяет расчетным путем определить оптимальный вариант состава комплекса, размещения огней и их светотехнические характеристики и режимы работы.

2. Методы измерения угловой ширины переходной зоны глиссад-ных огней обеспечивают возможность быстро, с высокой скоростью, точностью и наименьшими трудозатратами проводить соответствующие измерения в лабораторных и полевых условиях.

3. Применение в глиссадных огнях дихроичных светофильтров улучшит их характеристики: КПД, стойкость к внешним воздействиям и повышенным тепловым нагрузкам, угловую ширину переходной зоны. Разработанная программа расчета на ЭВМ необходимой спектральной характеристики пропускания дихроичного светофильтра обеспечивает сокращение сроков и стоимости разработки новых образцов.

Реализация результатов работы

В результате диссертационной работы в СКТЬ' ССП АО "Злектро-луч" создан и поставлен на серийное производство комплекс "Аквариум", предназначенный для посадки вертолетов на суда и ПВЗ.

Аппробация результатов работы

Основные результаты работы докладывались на ХУ1 Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (г.Саранск, 1390 г); IX Всесоюзной научно-технической конференции "Исследование .конструирование и технология изготовления осветительных приборов" (г.Тернополь, 1991 г.), Международном семинаре МЭИ по светотехнике (г.Москва, 1992 г.), 1-й Международной светотехнической конференции (г.Санкт-Петербург, 1993 г.), заседаниях секции "Осветительные приборы и установки, комплектующие злектроустановочные устройства, технология и материалы" НТС ВНИСИ (г.Москва, 1990 - 1994 г.г.).

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 18-ти печатных

работах, в том числе двух положительных решениях о выдаче патента РФ на изобретение.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 12В страниц текста, 43 рисунка на 41 страницах,13 таблиц на 13 страницах, списка литературы на 8 страницах из 97 наименований, 2 приложений на 6 страницах.

- 6 -СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

Во введении обоснована актуальность работы и,сформулирована ее цель, даны основные полохения и результаты, выносимые на защиту, кратко изложено содержание глав.

1. СВЕТОСИГНАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОСАДКИ ВЕРТОЛЕТОВ НА СУДА И ПЛАВУЧИЕ БУРОВЫЕ УСТАНОВКИ

Глава посвячена анализу известных данных по составу, структурным связям и другим характеристикам, эксплуатируемых КССО , а также их составлявших - функциональных групп и отдельных приборов, с постановкой на основе обзора задачи диссертационной работы.

Определены конкретные задачи, которые ставятся перед КССО и вытекают из проблем, возникающих перед пилотом в процессе полета.

Состав и построение рассмотренных в первой главе зарубежных и отечественных КССО во многом не отвечавт как отечественным нормам, так и нормам Международной организации гражданской авиации (ИКАО). Это касается необходимости применения оптической системы посадки (ОСП) типа ЕР1 (трехцветный глиссадный индикатор), установки посадочных огней, огней границ посадочной пло-цадки, светоыаяка, прожекторов подсветки водной поверхности, указателя положения палуби при качке и др.

Построение существующих комплексов осукествляется без применения комплсксно-систвмного подхода. При разработке практически не стопится задача оптимизации структуры информации, получаемой пилотом на всех этапах посадки и взлета. Системные связи отслеживаются в несбалансированном виде. Для устранения этого недостатка необходимо было выработать критерии построения комплексов светосигнального оборудования, предназначенных для посадки вертолетов на суда и ПБУ и, далее, разработать метод количественной оценки объема и скорости передачи информации от КССО пилоту, а также предложить концепцию режения задачи оптимизации параметров комплекса.

Как наиболее значимым в работе палубных комплексов, уделено особое внимание ОСП, обеспечивающим передачу информации о нахождении ЛА относительно оптимальной траектории снижения (глиссады) и указателям положения палубы при качке, передающих информации о динамике перемещения посадочной площадки.

На основе проведенного анализа сформулированы задачи диссертационной работы.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЛИССАДННХ ОГНЕЙ.

Существующая методика оценки жирины переходной зоны глис-садных огней, основанная на визуальной оценке наблюдателем, неэффективна, а в полевых условиях неприменима.

1ирина переходной зоны обусловлена следующими факторами: аберрациями в оптической системе, размерами источника света, качеством обработки кромки светофильтра и его толщиной.

До настоящего времени определение жирины переходной зоны (ее угловой размер должен быть не более 3') проводилось визуальным методом при настройке в процессе изготовления огней путем наблюдения на белом экране в отраженном свете всей картины. Очевиден недостаток метода. Наблюдатель одновременно видит всю цветовую картину, то есть сравнивает цвета, в то время, как пилот, непосредственно наблюдая огонь в полете, такого сравнения провести не может. Таким образом необходим метод, основанный на создании наиболее адекватных условий, возникающих в процессе наблюдения пилотом и при испытаниях в лабораторных экспериментах.

При перемещении ЛА из белого сектора в красный глаз пилота в некоторый момент времени отметит невольное покраснение огня, что будет соответствовать отклонении от уровня & на величинуд2(г (рис.1) и пилот определит, что это "уже не белый" цвет. Также на отметке при перемещении из красного сектора в белый пи-

лот определит, что это "уже не красный". Также и в обратных направлениях производится оценка в тех же условных точках ¿^дЗ* и Зг~1Чтобы избавиться от абсолютных величин, введем относительные величины:

л - АсХг л АУк

I

ь

Рис.1 ° д

Кривая силы света глиссед-ного огня в вертикальной / +д/ плоскости в области пере- к к ходной зоны;

А<6 - переходная зона. ^

Белый сектор ■ Красный сектор

С^А

Измерив инструментально величины, характеризуете реакцию глаза на изменение силы света Л^.Л^с и СИЛЯ света 8 секторах, рассчитываем Дг .Де. которые будем считать постоянными для всех глиссадных огней с переходом белый/красный при условии работы ламп в номинальном ренине и постоянных цветовых характеристиках светофильтров. Световые параметры Дсг и Лл характеризует границы переходной зоны.

Если для измерения вирины переходной зоны при переходе белый/красный использоп,™ значительный скачок силы света, то при переходе зеленый/красный, где между секторами скачка силы света нет. а имеется высокий цветовой контраст, использован фактор изменения цвета. Для этого, чтобы выразить его через световув величину, снимавтся зависимости силы света в вертикальной плоскости при перекрытии фотоэлемента по очереди дополнительными стандартными светофильтрами. Например, для перехода белый/красный - красный КС-13 и зеленый ЗС-1.

Кривая, полученная при перекрытии •дополнительным красным светофильтром, имеет более пологус форму по сравнении с кривой, полученной при перекрытии зеленым дополнительным светофильтром. Взаимное расположение кривых характеризуется величиной, выражавшей их отноиение - параметром отношений

/

Границы переходной зоны определяются экспериментально только один раз для расчета параметров отношений, которые будем считать постоянными для всех глиссадных огней с переходом белый/красный. По методу параметров отношений аналогично могут быть определены переходы красный/зеленый и белый/зеленый и др.

Фактор изменения цвета может быть учтен с помощью координат цветности излучения. На рис.1, на пример'е трехцветной ОСП на цветовой диаграмме ТИ показано изменение координат цветности излучения х, у при переходе из сектора в сектор. Белый, красный и зеленый сектора указаны соответственно точками б,к,з. Границы переходных зон отмечены точками 1,2 при переходе белый/красный, 3,4 - при переходе белый/зеленый, 5,6 - при переходе красный/зеленый. В качестве аргументов для оценки границ переходной зоны приняты следующие параметры цветности, выраженные через координаты цветности:

; С 2)

Рис.2 Изменение координат цветности излучения трехцветного глис-садного огня при переходе из сектора в сектор

для перехода белый/красный Щг „ т г- СС/с-Хг

<>-* «2'./е-СС^

для перехода белый/зеленый /%-/=

# цу- ас- <г рр

для перехода красный/зеленый =~

Эксперимент, проведенный на серийно изготовленном в СКТБ ССП ЛО"Электролуч" огне ОГ-3, показал, что световые параметры для перехода белый/краишй составляют: Дг =0,77, Де=0»12, параметры отновений для перехода белый/красный: =1,03, Щц-Г-1,33, параметры цветности: ^-к. • ^к-Е-О,^ для перехода белый/красный, гн^ <у - о, 75, ^.¡-0,73 для перехода белый/зеленый, П1у*-0,13 для перехода,красный/зеленый.

Таким образом, исходя из полученных параметров, ширина переходной зоны определяется по следующей методике.

Метод световых параметров

1. Измеряется сила света в белом и красном секторах в относительных единицах.

2. Перемещением фотоэлемента по стойке со шкалой в вертикальном направлении в пределах переходной зоны, находится положение, где сила света составляет величину =

~!7к) • Это положение П$ отмечается по жкале в мм.

3. Перемещая фотоэлемент в пределах переходной зоны находится положение, где сила света составит величину & (^Г

"С//с +-0,№(У<)—. Это положение отмечается по вклле в мм.

Разность лин>;Г'.ный размер переходной зоны, который пе-

ресчитывается в угловую меру.

Метод параметров отнопений

1. По результатам измерений с использованием светофильтров КС—13 и ЗС-1 толщиной 3 иы строится кривая .

2. По известный =1.03 и /т?*_£ = 1,33 по кривой определяются значения и Лк . Их разность - линейный размер переходной зоны, который пересчитштется в угловую меру.

Метод параметров цветности

1. Измеряются координаты цветиости:

~ Д-"3 перехода белый/красный, уг1гм - для перехода белый/зеленый,

~ Аля перехода красный/зеленый.

2. Определяются координаты цветности, соответствующие границам переходных зон, по формулам:

X/ - , - для перехода белый/красный.

Х^ Хл — О, /¿У

у, -Ц, -0.78(у3 - - для перехода белый/зеленый.

ССу -0,27(ХК - для перехода красный/зеленый,

ссе

3. Измеритель цветности по стойке перемещается поочередно в положения, при которых его показания совпадают с координатами цветности, полученными в п.2, Отмечаются положения/? в мм по делениям, нанесенным на стойке, разность которых является линейным размером каждой переходной зоны, пересчитываемым в угловую ме-Рй-

На примере огня системы РАР1, состоящей из четырех огней с переходом белый/красный, рассмотрены преимущества дихроичних светофильтров перед абсорбционными, состоящие в высокой коэффициенте пропускания, что увеличивает КПД огня, стабильности параметров при их нагреве в процессе работы и высокой термостойкости, повывающей надежность.

Одним из требований к огню системы РЛРГ является то, что соотновение сил света в граничащих белом и красной секторах должно находиться в интервале от 2 до 6,5. При использовании абсорбционного светофильтра оно составляет величину порядка 6,5 или превывает ее.Определено, что указанное соотновение при применении дихроичного светофильтра уменьиается до 3,5-4,5, что яв-листся оптимальным.

Исследования дихроичного красного светофильтра, полученного при нанесении на бесцветную подлоыку интерференционных покрытий, занимавших половину площади и имевшего резкую границу мегду красной и бесцветной частью, показали, что ширина переходней зоны уменьиается на 25-30 X.

Разработана и применена программа для расчета на ЭВЙ необходимого спектра пропускания и коэффициента пропускания для дихроичного светофильтра либого цвета исходя из требований:

- координаты цветности должны находиться в допустимых областях;

- коэффициент пропускания должен быть максимальным.

Рассчитана спектральная характеристика пропускания, которую

должен иметь красный дихроичный светофильтр, чтобы обеспечить цветность, соответствующую границе области допустимых значений; при этом коэффициент пропускания составит 0,28.

Исследована зависимость цветовых характеристик дихроичного светофильтра от угла падения излучения на его поверхность. С увеличением угла падения излучения на светофильтр до 13° (рис.3) происходит увеличение координата х с 0,680. до 0,700-0,710 я

0,720 0,700 0,630 0,660

ч

Изменение координат цветности дихроич-ного светофильтра в зависимости от угла

Рис.3.

о&о

0,320 0,000

20

00

¿,рад паяния излучения

ю

За й.,град

уменьшение координаты у с 0,313 до 0.280-0,290. С угла порядка 20° координата х начинает уменьиаться, а координата у увеличиваться и при угле 29° достигает предельно допустимого значения и, далее, выходит за пределы области красного цвета.

Так как в глиссадных огнях угол падения лучей, идущих от отражателя на светофильтр, составляет не более 20°, цветность излучения не выйдет за пределы допустимых значений.

Измеренная по методу световых параметров вирина переходной зоны глиссадного огня с дихроичным светофильтром составила (1.97±0,20)', что меньЕе, чем при использовании абсорбционного светофильтра.

У пилота имеется готовая модель полета, сложившаяся благодаря накопленному опыту и характеризующаяся набором наиболее вероятных событий, который мы отражаем нормальным вектором системы. направленным на посадку как цель системы.

Информация, поступающая непрерывным потоком, отражается в каждый момент полета текущим вектором системы. Текущий вектор системы пилот постоянно сопоставляет с нормальным вектором системы и проводит, при необходимости и, если позволяют обстоятельства, его корректировку до их совпадения.

Передача информации обеспечивается технической системой.

3. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСА СВЕТОСИГНАЛЬНОГО 0Б0РНД0ВПНИЯ

построение и функционирование которой определены известными системными принципами.

Комплекс светосигнального оборудования с участием пилота ЛЯ рассматривается как система, поскольку совокупность входящих в него злементов находится в связях друг с другой и образует некоторую целостность, единство. При этом через мозг пилота во время обработки полученных световых сигналов возникают наиболее значимые системные связи. .

Светосигнальный комплекс является открытой системой, так как обменивается с окружающей средой энергией, и имеет адаптивный тип поведения, то есть определяемый средой и функцией саморегуляции.

Саморегуляция заключается в тон, что, например, при появлении качки судна, гироплатфорыа, на которой установлен глиссадный огонь, начинает отрабатывать перемещение, компенсирующее угловое перемещение посадочной площадки. При этом световой пучок огня остается стабилизированным в пространстве.

Определенные в процессе исследований причины, усиливающие адаптационные свойства систем, позволили принять при разработке комплекса "Аквариум" соответствующие ревения.

Для проведения количественной оценки информации, позволяющей осуществлять поиск наиболее целесообразных пропорций в массиве структурных связей системы во всем интервале времени при посадке ПИ, а также при взлете, на основе предложенных принципов построения и функционирования светосигнальных комплексов, предложен метод оценки информативности.

Информация представлена как функция вероятностей совокупности событий до и после приема информации*.

/-/УУА//У ' (3)

где ^ - единичный вектор системы.

Поскольку информация представлена как набор отдельных порций, это выражение можно записать через разность знтропий в моменты до и после приема информации.

Для характеристики интенсивности потока информации, поступающей от комплекса в процессе полета, принята производная ¿у/М!,, которую предложено назвать информативностью, где - элементарная порция информации, полученная пилотом при перемещении ЛА на элементарной отрезке с1£> .

_ 14 -

Векторы информативности функциональных групп х имеют две составляющие - полезную и паразитную и в ойщем случае не совпадают по направлению друг с другом и с их векторной суммой -текущим вектором системы ^ (рис.4).

Рис.4.

Информативность комплекса как векторная сумма ев составляющих по функциональным группам

Полезная составляющая информативности каждой функциональной группы огней определена как проекция на направление нормального вектора системы, а се доля названа параметром ценности.

Параметр ценности информации, например, глиссадного огня практически с начала визуального контакта пилота с огнем достигает единицы и начинает уменьшаться, когда вертолет подходит непосредственно к точке зависания. После этого потребность в указании глиссады резко снижается до нуля. Одновременно должно прекратиться получение информации от огня, так как вектор информативности также резко сместится от нормального направления, а параметр ценности примет отрицательные значения.

Расчет информативности огней проведен по формуле, полученной из выражения (4):

где мера дискретности светового сигнала в восприятии пилота, Г- количество сигналов переданных на некотором интервале траектории полета,

В - интервал траектории полета, за который передается единичный сигнал,

V- средняя скорость полета летательного аппарата на участке I .

Результаты показали, что глиссадный огонь и указатель положения палубы при качке, разработанные в рамках настоящей работы, имеют наибольшую информативность, что говорит об их преимуществе перед аналогами.

и нормальным вектором системы

Показано, что, чей вире переходная зона, тем мера дискретности светового сигнала в восприятии пилота больне, а информативность меньже. Применение дихроичных светофильтров в глиссад-ных огнях, обеспечивающих минимальную ширину переходной зоны, позволяет повысить информативность ОСП.

Для количественной оценки информативности светосигнального комплекса по расчетным значениям информатийности и определенным экспертным путем параметрам ценности находятся зависимости полезной информативности, сумма которых является полезной составляющей информативности комплекса. Для каждой точки траектории полета строится семейство векторов функциональных групп, сумма которых составляет информативность комплекса - текущий вектор системы. По этому вектору и полезной составляющей информативности определяется угол у , на который информативность смещена относительно нормального вектора системы (см.рис.2), и параметр ценности информации комплекса со$(р .

На основе метода оценки информативности предложена концепция реиения задачи проектирования новых КССО с использованием результатов экспертных оценок, данных при том условии, что областям отрицательных значений параметров ценности соответствуют нулевые значения информативностей соответствующих функциональных групп.

Описаны созданные в процессе'диссертационной работы два новых типа светосигнальных приборов - глиссадный огонь и указатель положения палубы при качке, передающие пилоту подробную информацию о положении /1Л в пространстве и динамике перемещения палубы.

Светооптическая система глиссадного огня состоит из источника света, находящегося в фокусе эллипсоидного отражателя, светофильтра и линзы. По ходу отраженных от отражателя лучей перпендикулярно оптической оси прибора установлен светофильтр, состоящий из набора цветных стекол. Их кромки состыкованы друг с другом по двум взаимно перпендикулярным осевым линиям. Далее свет попадает на плосковыпуклуп линзу, окончательно формирующую световой пучок огня. Светофильтр может состоять из четырех, шести, восьми и т.д. секторов разного цвета. Разработанный тип глиссадного огня позволяет осуществлять ориентацию вертолета не только в вертикальном направлении, но и в азимутальном.

Созданный высокоинформативний указатель положения палубы при качке, отображает на двух световых табло с высокой точностью

- 1В -

полную картину реального положения и динамику перемещения посадочной площадки. Управляющие сигналы с датчиков, установленных в гиросистеме, поступает на ввод указателя, где они трансформируются в код, который отражает определенное положение палубы. Далее происходит синтезирование цифр и знаков на световых табло. На левом световом табло отображается угол крена от 0 до 10° и направление крена, на правом - угол дифферента от 0 до 4° , направление дифферента, направление вертикально™ перемещения и запрет посадки при превывении предельно допустимых углов наклона.

4. СИСТЕМА СВЕТОСИГНАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОСАДКИ ВЕРТОЛЕТОВ НА СУДА И ПЛАВУЧИЕ БУРОВЫЕ УСТАНОВКИ "АКВАРИУМ"

Описан созданный на основе исследований светосигнальный комплекс "Аквариум", предназначенный для посадки вертолетов на суда и ПБУ. На основе представления комплекса как адаптивной самоорганизующейся систекы приведены примеры взаимодействия элементов комплекса между собой и с внещней средой. Дано обоснование реиений при выборе необходимых светотехнических характеристик огней.

На основании проведенной в главе 3 оценки информативности показано, что включение в состав комплекса созданных в ходе работы высокоинформативных огней - указателя положения палубы при качке и глиссадного огня является необходимым и позволяет обеспечить безопасную посадку вертолетов на суда и ПБУ.

При разработке ОГ были использованы методы измерения иирины переходной зоны, а также предусмотрена возможность замени абсорбционного составного светофильтра на дихроичный, выполненный на единой подложке.

Комплекс "Аквариум" включает в себя одиннадцать функциональных групп огней, пульт управления и пять распределительных устройств. На рис.5 представлен условный вариант расположения огней на плавучей буровой установке. В комплексе применены следующие светосигнальные приборы: 1 - опознавательный маяк (один или два), 2 - глиссадный огонь, 3 - огни обозначения границ посадочной площадки (до 28 ит.), 4 - посадочные огни (8 вт.), 5 - прожекторы подсветки посадочной площадки (6 ит.), 6 - указатель положения палубы при качке, 7 - ветроуказатель (один или два), 8 - прожекторы подсветки водной поверхности (2 шт.), 9 -

заградительные огни (до 10 от.), 10 - заградительные взривозачн-щенные огни (до 8 вт, ), 11 - световое табло "Вход запрещен" (до 4 вт.).

Приведена оценка экономического и социального эффекта от применения комплекса "Аквариум".

Рис.5. Расположение огней комплекса "Аквариум" на Г1БУ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Исследованы особенности построения и функционирования комплексов светосигнального оборудования, в основу которых положены системные принципы. Комплексы светосигнального оборудования рассмотрены как системы открытого типа с выраженными адаптивными свойствами.

2. Интенсивность поступающей информации предложено характеризовать информативностью. Информативность представлена как векторная величина, имеющая направление на посадку (взлет) ЛА как цель системы. Информативность комплекса определена векторной суммой инфорыативностей функциональных групп огней.

3. Предложен метод оценки информативности комплекса, позволяющий в количественном выражении определять характеристики про-

цесса приема информации пилотом в полете. Метод основан на оценке изменения в процессе полета энтропии, выражаемой через вероятность совокупности событий, заканчивающихся посадкой (взлетом) ЛА. Определение информативности дает возможность оценить условия, в которых находится пилот в полете во время восприятия потока световых сигналов от комплекса. Метод позволяет определить для любого этапа полета гармоничное сочетание информативностей по функциональным группам огней и на основании этого необходимые светотехнические характеристики и способ размещения КССО на объекте. Оценка информативности дает возможность выполнить требование о непревышении максимально допустимой загрузки пилота (пропускной способности).

4. На основе экспериментальных исследований переходов между секторами глиссадного огня разработаны три метода инструментального измерения угловой жирины переходной зоны глиссадного огня: метод световых параметров, основанный на изменении силы света при перемещении ЛА из одного сектора в другой, метод параметров отновений, основанный на учете изменения цвета между секторами путем введения дополнительных светофильтров и метод параметров цветности, основанный на соотношениях координат цветности граничащих секторов. Для практического применения при измерении жирины переходной зоны рекомедовано два из них; метод световых параметров и метод параметров цветности. Первый (наиболее простой) используется для измерения угловой пирины переходной зоны перехода белый/красный, второй (универсальный) - для измерения угловой вирины переходной зоны и ширины сектора, граничащего с двумя другими секторами, при любом сочетании цветов.

Методы позволяют достаточно быстро и с большой точностью одному исполнителю проводить измерения как в лабораторных, так и в полевых условиях. Значительная экономия трудозатрат проявляется при настройке огня на минимальный угловой размер переходной зоны, когда необходимо проводить многократные измерения.

5. Проведены экспериментальные исследования и определены преимущества дихроичных светофильтров в светосигнальных приборах, в частности, глиссадном огне (по сравнению с абсорбционными светофильтрами). Достаточная стабильность координат цветности при изменении угла падения лучей на светофильтр в пределах до 25-30°Сподтверждено результатами эксперимента), стойкость интерференционных покрытий к внешним воздействиям, стабильность цвета

при нагреве фильтров до температуры 250°С и другие преимущества позволили рекомендовать дихроичные светофильтры для применения в светосигнальных приборах. Переходная зона между белым и красным секторами, измеренная от одного и того же огня с использованием дихроичного и абсорбционного светофильтров, имеет угловую жирину 1,97' для первого и 2,59' для второго.

6. Разработана и применена программа расчета на ЭВМ необходимой спектральной характеристики пропускания дихроичного светофильтра по заданным координатам цветности, позволяющая сократить и удежевить разработку новых светофильтров.

7. На основании предложенных технических ревений созданы два новых высоинформативных светосигнальных прибора: глиссадный огонь и указатель положения палубы при качке. Их применение в светосигнальном комплексе "Аквариум" значительно улучвило его технические характеристики, усилило системные связи и адаптационные свойства, повысило информативность комплекса в целом.

8. На основе теоретических и экспериментальных исследований с применением предложенных методов расчетов, оценок и измерений, описанных в диссертационной работе создан комплекс "Аквариум", предназначенный для посадки вертолетов на суда и ПБУ. Комплекс отвечает международным и отечественным требованиям и получил высокую оценку Межведомственной государственной комиссии в 1990 г. Принято режение начать серийное производство.

9. Экономическая эффективность созданного на основе настоящей диссертационной работы комплекса "Аквариум" составит в ценах 1994г. 1,2 млрд.руб при годовой потребности 8 комплексов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ

РАБОТАХ

1. Басов В.Г.,Бибаев E.D. Зарубежные цветовые светосигнальные системы посадки летательных аппаратов. Светотехника, 1992, N5, с.25-28.

2. Бибаев Е.Ю., Груиин П.П., Прокудин B.C. Оптические схемы глиссадных огней. Светотехника, 1993, N2, с. 12-15.

3. Бибаев Е.В.Тархов В.К. Метод измерения жирины переходной зоны глиссадных огней. Труды I Международной светотехнической конференции. С-П. июнь 1993. с.69-70.

4. Бибаев Е.И., Тархов В.К. Метод измерения иирины переход-

ной зоны глиссадных огней. Светотехника. 1994. N 5. с.14-17.

5. Бибаев Е.Е.,Скворцов Б.В. Комплекс светосигнального оборудования "Сигнал" для посадки вертолетов, Светотехника, 1993, fi 10. с.7-10,

6. Бибаев E.D. Системные принципы построения и функционирования комплекса светосигнального оборудования. Светотехника, 1994, Н 4, с.16—18.

7. Бибаев E.D. Метод оценки информативности светосигнальных комплексов, предназначенных для посадки и взлета летательных аппаратов. Международный семинар "МЭН Светотехника 1992", тезисы докладов, Москва, 1992, с.105-106.

8. Бибаев Е.И.,1ажело С.Ф., Скворцов Б.В. Новый комплекс светосигнального оборудования для посадки вертолетов. IX Всесоюзная научно- техническая конференция "Исследование, конструирование и технология изготовления осветительных приборов". Тезисы докладов. Тернополь. 1991. с.82-83,

9. Бибаев E.D. Зарубежные светосигнальные комплексы для посадки вертолетов на суда и плавучие буровые установки. IX Всесовзная научно-техническая конференция "Исследование, конструирование и технология изготовления осветительных приборов". Тезисы докладов. Тернополь. 1991. с.87-88.

10. Басов Г.Г., Бибаев E.D., Прокудин B.C. Заявка на изобретение, кл. МКИ: B64F1/18. Положительное режение от 21.02.95.

11. Бибаев E.D. Заявка на изобретение РФ, кл.МКН:В64И/18. Положительное режение от 22.09,93.

12. Басов Ю.Г., Бибаев Е.Е., Насонов Е.В. Комплекс светосигнального оборудования для посадки вертолетов на суда и плавучие буровые установки. Светотехника. 1992. N4. С.8-11.

13.Бибаев Е.В.,Лившиц Д.И., Мазанов В.Г. Система светосигнального оборудования для посадки вертолетов на суда и плавучие буровые установки. Судостроение. 1993. N2-3, С.21-23.