автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Повышение эксплуатационной надёжности светосигнального оборудования навигационного ограждения на внутренних водных путях России

На правах рукописи

СПИРИН ЕВГЕНИЙ ВИКТОРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЁЖНОСТИ СВЕТОСИГНАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НАВИГАЦИОННОГО ОГРАЖДЕНИЯ НА ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЯХ РОССИИ.

Специальность 05.22.19 «Эксплуатация водного транспорта, судовождение»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидат технических наук

МОСКВА-2004

Работа выполнена в Московской государственной академии водного транспорта.

Научный руководитель:

кандидат технических наук, старший научный сотрудник В. М. Муравьёв

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Савельев В. Г. кандидат технических наук, Смагин В. Е.

Центральный научно-исследовательский институт экономики и эксплуатации водного транспорта

Защита состоится « минут на

заседании диссертационного' совета Д 223.006.01 при Московской государственной академии водного транспорта по адресу: 115407, г. Москва, ул. Судостроительная, д. 46, аудитория 203.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МГАВТа.

Автореферат разослан «¿^ >]

Учёный секретарь диссертационного совета Д 223.006.01

года.

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник доцент Корчагин Е. А.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы.

Указом Президента Российской Федерации №881 от 14 августа 1997 года о мерах по обеспечению устойчивого функционирования внутренних водных путей России федеральной целевой программе «Внутренние водные пути России» на 1996 - 2000 годы, утверждённой постановлением правительства Российской Федерации от 15 апреля 1996 года предан статус президентской.

В соответствии с Указом предусматривалось расширение научных исследований по созданию новых средств навигационного обеспечения водных путей и внедрению принципиально новых технологий. Логическим продолжением федеральной целевой программы «Внутренние водные пути России» является подпрограмма «Внутренние водные пути» которая входит в состав федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России (2002 - 2010 годы)».

В целях обеспечения устойчивого функционирования внутренних водных путей программой предусматривается:

необходимость регулярной оценки безопасности плавания на внутренних водных путях;

развитие систем контроля за техническим состоянием средств судовождения и судоходной обстановки;

систематический анализ безопасности плавания, разработка и реализация мер по её обеспечению;

предотвращение аварий с транспортным флотом.

Надёжному функционированию внутренних водных путей и обеспечению безопасности плавания в значительной степени способствует надёжная работа всей системы навигационного ограждения.

Важную роль в этом играет состояние и технический уровень светосигнальных систем навигационных знаков судоходной обстановки.

РОС ИАЦКОНАЛЬНАЯ ( КЯКЛИОТЕКА I

Многие серьёзные аварии и аварийные происшествия на внутренних водных путях происходят по причине неисправной работы средств навигационного ограждения. Поэтому является весьма актуальным их постоянное совершенствование направленное на увеличение срока службы оборудования, повышение надёжности его работы.

Диссертационная работа выполнена в рамках реализации федеральной целевой программы по обеспечению устойчивого функционирования внутренних водных путей России.

Цель и задачи работы.

Целью настоящей диссертационной работы является исследование путей создания и разработки светосигнальной системы основанной на применении новых источников света обладающих высокой светоотдачей на единицу мощности, широким спектром излучения, высокой надёжностью работы.

Для достижения поставленной цели следовало решить следующие задачи:

- проанализировать современное состояние светосигнальных систем в различных отраслях транспорта

- обосновать использование в светосигнальных системах высокоэффективных источников света

- разработать математическую модель светосигнального устройства

- разработать физическую модель светосигнального устройства

- экспериментально исследовать опытный образец светосигнального устройства

- оценить перспективы применения ксеноновых ламп в светосигнальных устройствах

Методы исследования.

В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследований. Теоретические методы базировались на теории математического и физического моделирования, теории планирования эксперимента, теории электрических цепей' теории рассеяния света, статистической шизики.

Экспериментальные методы основывались на обработке данных, полученных в ходе исследований опытного образца светосигнального устройства.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов, рекомендаций, изложенных в диссертации, обеспечены комплексным характером работы (аналитические, теоретические и экспериментальные исследования), а также подтверждением теоретических расчётов с результатами, полученными в ходе экспериментов.

Научная новизна, основные положения, выносимые на защиту, заключаются в следующем:

- Исследована возможность применения ксеноновых ламп в навигационных светосигнальных приборах.

- Теоретически обоснован выбор схемы питания лампы, оптической системы прибора, корпуса устройства.

- Разработана математическая модель светосигнального устройства и подтверждена её адекватность реальному объекту.

- Разработан макет светосигнального прибора со стабилизатором напряжения, обеспечивающим постоянную светоотдачу во всём диапазоне изменения напряжения батареи.

- Экспериментально исследованы характеристики устройства, с применением теории планирования эксперимента.

На защиту выносятся;

- результаты анализа современного состояние светосигнальных систем в различных отраслях транспорта.

- результаты обоснования использования в светосигнальных системах высокоэффективных источников света.

- результаты разработки математической модели светосигнального устройства.

- результаты разработки физической модели светосигнального устройства.

- результаты экспериментального исследования опытного образца светосигнального устройства.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Практическая ценность работы:

- разработано светосигнальное.устройство новой конструкции с высокими показателями надёжности и световой отдачи, что обеспечивает повышение безопасности плавания и работу устройства с постоянной светоотдачей во всём диапазоне изменения напряжения батареи;

- оценены перспективы применения нового светосигнального устройства.

Диссертация выполнялась в соответствии с планами основных научно исследовательских работ МГАВТ, являлась составной частью НИР, включённой в президентскую федеральную целевую программу "Внутренние водные пути России". Её результаты вошли в отчёт по научно-исследовательской теме, в которой автор являлся соисполнителем.

Разработанный вариант схемы светосигнального устройства может быть использован для создания серийных навигационных систем, как для водного, так и для других видов транспорта.

Результаты работы могут использоваться Службой речного флота, Государственными бассейновыми управлениями водных путей и судоходства, морскими службами для повышения эффективности и безопасности судоходства.

Апробация работы.

Основные результаты докладывались на ежегодных научно-технических конференциях МГАВТ (200О-2О03г.г.).

Публикации.

По теме диссертации опубликованы шесть печатных работ.

Структура и содержание диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников:

Общий объём 136 с, в том числе 70 рис., 24 таблиц, 96 источников.

Содержание работы.

Во введении обоснованы актуальность и значимость темы диссертационной работы, поставлены цели и задачи исследования.

В первой главе проведён анализ аварийности на водном транспорте, по статистическим материалам Главной инспекции по безопасности судоходства.

В результате проведённого анализа установлено что одним из основных направлений обеспечения безопасности плавания является совершенств вование светосигнального оборудования, повышение его эффективности и надежности. Многие находящиеся в эксплуатации светосигнальные приборы морально устарели и требуют модернизации.

Для определения основных направлений совершенствования светосигнальных устройств и выбора источника света рассмотрены системы светосигнальных устройств применяемых в различных отраслях транспорта (водном, воздушном, железнодорожном, автомобильном).

В результате проведённых исследований установлено, что в основном на водном транспорте в качестве источников света используются лампы накаливания удельная светоотдача которых составляет 15 лм/Вт, а гарантированный срок службы 500 часов. В последнее время широко используются светосигнальные приборы со светодиодными излучателями, имеющие низкое энергопотребление и светоотдачу до 30 лм/Вт. Срок службы светодиодных излучателей составляет 25 тыс. часов. В качестве источников света на водных путях небольшое распространение получили газосветные трубчатые лампы, срок службы которых несколько выше, чем у ламп накаливания, удельная светоотдача достигает 50 лм/Вт.

В последние годы в качестве светосигнальных приборов используются приборы построенные на основе лазерного излучения. Они обладают резким отличием от других огней, высокой направленностью луча, сохранением контраста между яркостью прямого излучения на больших расстояниях.

В последние годы вместо традиционных ламп накаливания и галогенных ламп всё шире используются принципиально новые источники света -металлогалогенные (ксеноновые) лампы. Световая отдача этих ламп достигает 91 лм/Вт. Ксеноновые лампы обладают непрерывным спектром излучения в пределах от 200 нм до 1.5-2 мкм, в видимой области их спектр близок к солнечному.

Во второй главе рассматривается вопрос выбора наиболее эффективного источника света для светосигнального устройства, определяются основные элементы блока питания и рассматривается возможность применения солнечных батарей для питания светосигнальных устройств.

Прежде всего сформулированы требования которым должна отвечать светосигнальная система и на этой основе определён источник света и оптимальная схема питания.

В результате проведённых исследований было обосновано использование в качестве источника света ксеноновой лампы обладающей наиболее высокой светоотдачей, работающей в широком диапазоне температур и имеющей высокую надёжность.

Ксеноновая лампа имеет цветовую температуру около 4300 град. К, светоотдачу до 91 лм/Вт, высокую экономичность (к.п.д. 95%), большой срок службы (наработка на отказ составляет 6400 часов) и большую вибрационную стойкость. Ксеноновая лампа излучает гораздо меньше тепла, устойчиво работает в диапазоне рабочих температур от -45 до +110.

В работе обоснован выбор рациональных источников питания. Основные требования, которым они должны удовлетворять, - это надежность действия, сохранение работоспособности в широком диапазоне температур и влажности окружающей среды, высокая энергоемкость, способность выдерживать вибрацию и качку, возможно меньшие размеры и массу.

Наиболее отвечают этим требованиям сухие батареи и аккумуляторы. В отдельных случаях, когда подход к знаку затруднителен и требуется его

работа без обслуживания в течение целой навигации, может оказаться полезным использование солнечных батарей.

Поскольку недостатком аккумуляторных батарей является саморазряд и падение напряжения в процессе работы на нагрузку, в результате чего уменьшится светоотдача лампы, обоснован выбор блока питания лампы -решалась задача обеспечения независимости светового потока от напряжения батареи (рис. 1).

1 - батарея, 2 - фильтр, 3 - импульсный преобразователь напряжения, 4 - инвертор, 5 - блок управления импульсного преобразователя, 6 - трансформатор пуска лампы, 7 - блок управления трансформатором поджига, 8 - ксеноновая лампа, 9 - блок питания лампы.

В третей главе проводится математическое моделирование работы светосигнального устройства и расчёт основных параметров.

Расчет импульсного преобразователя напряжения сводится к определению величины выходного напряжения.

В момент запуска работа импульсного стабилизатора описывается системой уравнений (1) (Я, RH, RL, Rd, L, С - параметры элементов схемы):

Далее работа стабилизатора поочерёдно описывается системами уравнений (2)и(3):

Расчёт данной системы уравнений произведён с помощью ЭВМ с применением численного метода Рунге - Кутта. На рисунке 2 представлен график напряжения формируемого импульсным стабилизатором.

Рис. 2. График напряжения на выходе импульсного преобразователя.

Расчёт проводился при различных значениях напряжения батареи и скважности управляющих импульсов, в результате получена зависимость выходного напряжения стабилизатора от напряжение батареи рис. 3.

Повышенное постоянное напряжение преобразуется в переменное напряжение с частотой 300 Гц при помощи инвертора. Инвертор выполнен по схеме в которой индуктивность Ь и конденсатор С при отпирании накрест лежащих транзисторов образуют колебательный контур

> 10 >2 Ибэт.В

Рис. 3. График зависимости напряжения на выходе импульсного преобразо-

вателя от напряжения питания.

В начальный момент времени при заряде конденсатора работа схемы эписывается системой уравнений (4):

<Ц_Црс

л ь

Ин . 1 1Т

---1---ис

ь ь

.(4)

аис = 1 л "с

При перезаряде конденсатора через первое плечо:

— = -^-+--ис-—-I (11 Ь Ь Ь

При перезаряде кощ »(6)

сШс = 1

Л ~С

6. Далее работа схемы поочерёдно описывается системами уравнений 5 и 5.

График зависимости тока сформированного инвертором от времени изображён на рисунке 4.

Мощность источника питающего ксеноновую лампу определяется выражением (Где и' и Гн -действующие значения напряжения и тока соответственно):

Рл =иЧ'н-5т(я>), (7)

световой поток лампы с удельной светоотдачей/.

Ф=Рл^ (8)

О 0001 0002 0003 0 004 0005 ООМ

»,0

Рис. 4. График тока инвертора.

Мощность подведённая к лампе остаётся постоянной, а следовательно световой поток так же останется неизменным.

Зависимость светового потока от напряжения батареи изображена на рис. 5.

Ф,лм

! 1 1 >

1

•

1 1

Рис. 5. Зависимость светового потока лампы от напряжения питания.

В четвёртой главе обосновано создание физической модели светосигнального устройства.

Осевые створы являются основой навигационного оборудования внутренних водных путей и составляют около 60% всех береговых навигационных знаков. Областью применения разработанного светосигнального устройства является сигнальный огонь навигационного створа.

Для обеспечения наибольшей концентрации излучения источника света в одной точке на оси светового прибора в качестве отражающей системы устройства выбран элепсойдный отражатель, собирающий лучи в фокусе плоско выпуклой линзы, которая после преломления направляет их вдоль своей оси обеспечивая наибольшую концентрацию света вдоль оптической оси прибора (рис. 6).

В соответствии с принципом Максвела вычислена сила света оптической системы светового прибора:

Где L - яркость источника света, р - коэффициент отражения оптической системы, г - коэффициент пропускания материала линзы, ё - диаметр линзы.

Так как светоотдача лампы не зависит от напряжения источника питания, величина силы света прибора остаётся также неизменной.

Оптическая дальность видимости постоянного точечного огня Б, км, определена по формуле Аллара:

где I - сила света светосигнального прибора по направлению к глазу судоводителя, кд, Еп - расчётное значение пороговой освещённости, лк, тт коэффициент пропускания атмосферы.

Рис. 6. Оптическая система светосигнального устройства.

На рисунке 7 представлена зависимость дальности видимости огня светосигнального прибора с ксеноновой лампой от коэффициента пропускания атмосферы.

Спроектирован корпус светового прибора являющийся частью светотехнической арматуры, служащей базой для крепления остальных узлов и элементов, в том числе отражателей, рассеивателей, пускорегулирующих устройств, электроустановочных изделий.

Рис. 7. График зависимости дальности видимости огня он коэффициента пропускания атмосферы.

Значения коэффициента г^.: 0.141-0.02 - очень сильная дымка, 0.02-0.372 - сильная дымка, 0.372-0.676 -средняя дымка, 0.676-0.822 - слабая дымка, 0.822-0.925 - хорошая видимость, более 0.925 - отличная видимость.

Пятая глава посвящена экспериментальным исследованиям разработанного светосигнального устройства.

С целью проверки изложенных теоретических предположений и установлению соответствия расчётных данных экспериментальным были проведены работы по экспериментальным исследованиям светосигнального устройства. Исследовалась сила света устройства в зависимости от угла расположения приёмника к оптической оси прибора при различном напряжении источника питания.

Так как по сравнению с другими видами измерений фотометрирование отличается большими погрешностями (5 - 30%) для определения необходи-

мого числа наблюдений было проведено математическое планирование эксперимента.

В результате проведённых исследований установлены: сила света прибора в вертикальной и горизонтальной плоскостях, зависимость силы света устройства от напряжения источника питания (рис. 9), построены кривые сил света в горизонтальной и вертикальной плоскостях (рис.8)

Рис. 8. Сила света прибора в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Рис. 9 Зависимость силы света от напряжения батареи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе анализа современного состояния светосигнальных систем у нас в стране и за рубежом обосновано использование для навигационных знаков судоходной обстановки высокоэффективных источников света.

2. Разработана математическая и физическая модели светосигнального устройства.

3. Проведено математическое планирование эксперимента и исследование опытного образца прибора.

4. По результатам проведённых исследований на физической модели подтверждена адекватность математической модели реальному объекту.

5. Подтверждена работоспособность светосигнального устройства с неизменными параметрами по дальности видимости огня во всём диапазоне изменения напряжения на источнике питания.

6. Обосновано использование солнечных батарей для создания источника бесперебойного питания светосигнальных устройств.

7. Создано светосигнальное устройство принципиально новой конструкции с высокими технико-экономическими характеристиками, позволяющее существенно повысить безопасность плавания на внутренних водных путях России.

Публикации по теме диссертационной работы:

1. Спирин Е. В.. Использование автомобильных высоковольтных инверторов для питания береговых знаков судоходной обстановки /Материалы ХХШ научно практической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Московской Государственной Академии водного транспорта. - Москва: МГАВТ, 2001. - С 30 - 32.

2. Спирин Е. В.. Математическое моделирование берегового знака судоходной обстановки с автономным высоковольтным инвертором /Материалы XXIV научно практической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Московской Государственной Академии водного транспорта. - Москва: МГАВТ, 2002. - С 58-60.

3. Разработка светосигнальной системы для знаков судоходной обстановки с использованием автономных высоковольтных инверторов: Отчёт о НИР /МГАВТ; Руководитель Муравьёв В. М. - № Гос. регистрации 01.2002.01227. - УДК. № 656.6: 654.9. - Москва, 2002. - С 21 - 49.

4. Спирин Е. В.. Результаты анализа работы в/в инвертора в составе навигационного устройства на математической модели/Материалы XXV научно практической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Московской Государственной Академии водного транспорта. - Москва: МГАВТ, 2003. - С 40 - 43.

5. Спирин Е. В.. Математическое планирование эксперимента по исследованию опытного образца знака судоходной обстановки с использованием в/в инвертора/Материалы XXV научно практической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Московской Государственной Академии водного транспорта. - Москва: МГАВТ,2003.-С43-45.

6. Спирин Е. В.. Основные конструктивные элементы навигационного знака с повышенной светоотдачей. /Материалы XXV научно практической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Московской Государственной Академии водного транспорта. - Москва: МГАВТ, 2003. - С 45 - 47.

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук.

Подписано к печати 26.02.04. Заказ кафедры ЭО. Усл. п. л. 1. Формат 60x84 1/16. Тираж 100 экз. Издательство МГАВТ. 115407, Москва, ул. Судостроительная, д. 46.

» -5058

Введение

Глава 1. Вопросы повышения безопасности плавания и анализ современного состояния светосигнальных систем в различных отраслях транспорта.

1.1. Анализ аварийных ситуаций на водном транспорте.

1.2. Анализ современного состояния светосигнальных приборов в различных отраслях транспорта.

Глава 2. Обоснование использования в светосигнальных системах водных путей высокоэффективных источников света и выбор схемы электропитания светосигнального устройства. 45 •2.1. Выбор наиболее эффективного источника света и анализ источников питания, используемых в светосигнальных системах водного транспорта.

2.2. Импульсные стабилизаторы напряжения для систем электроснабжения навигационного ограждения.

2.3. Автономные инверторы для питания металлогалогенных ламп светосигнальных систем.

2.4. Источники бесперебойного электроснабжения светосигнальных устройств внутренних водных путей.

Глава 3. Разработка и обоснование математической модели светосигнального устройства.

Глава 4. Разработка физической модели светосигнального устройства 82 4.1. Анализ оптических систем световых приборов.

4.1.1. Отражающие системы.

4.1.2. Преломляющие системы.

4.1.3. Комбинированные системы.

4.2.Корпуса световых приборов.

4.3. Конструктивные узлы, обеспечивающие защиту световых приборов от воздействия окружающей среды.

4.4. Световая часть навигационных светосигнальных приборов.

4.5. Выбор оптической системы и основных элементов корпуса светосигнального устройства.

4.6. Расчёт силы света и дальности видимости огня светосигнального устройства.

Глава 5. Экспериментальное исследование опытного образца светосигнального устройства.

5.1. Планирование эксперимента.

5.2. Расчёт необходимого числа опытов.

5.3. Результаты опытных исследований.

5.4. Обработка результатов исследований. 114 Основные выводы и результаты работы 129 Список литературы

Актуальность темы.

Указом Президента Российской Федерации №881 от 14 августа 1997 года о мерах по обеспечению устойчивого функционирования внутренних водных путей России федеральной целевой программе «Внутренние водные пути России» на 1996 - 2000 годы, утверждённой постановлением правительства Российской Федерации от 15 апреля 1996 года предан статус президентской.

В соответствии с указом предусматривать расширение научных исследований по созданию новых средств навигационного обеспечения водных путей и принципиально новых технологий. Логическим продолжением федеральной целевой программы «Внутренние водные пути России» является подпрограмма «Внутренние водные пути» которая входит в состав федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России (2002 - 2010 годы)».

Указом президента Российской Федерации подчёркнута важность водных путей в транспортной инфраструктуре, государственный приоритет их развития.

Надёжному функционированию внутренних водных путей в значительной степени способствует надёжная работа всей системы навигационного ограждения.

Важную роль в обеспечении безопасности плавания имеет состояние и технический уровень светосигнальных систем навигационных знаков судоходной обстановки.

В целях обеспечения устойчивого функционирования внутренних водных путей федеральной целевой программой в частности предусматривается: необходимость регулярной оценки безопасности плавания на внутренних водных путях; развитие систем контроля за техническим состоянием средств судовождения и судоходной обстановки; систематический анализ безопасности плавания, разработка и реализация мер по её обеспечению; предотвращение аварий с транспортным флотом.

Многие серьёзные аварии и аварийные происшествия на внутренних водных путях происходят по причине неисправной работы средств навигационной обстановки. Становится весьма актуально постоянное совершенствование устройств, обеспечивающих безопасность судоходной обстановки, увеличение срока службы навигационного оборудования, повышение надёжности его работы.

Применение новых мощных более экономичных источников света, обладающих высокой надёжностью работы, в средствах визуальной сигнализации на водном транспорте является одним из путей обеспечения безопасности плавания и устойчивого функционирования водных путей.

В рамках реализации федеральной целевой программы по обеспечению устойчивого функционирования внутренних водных путей России по техническому заданию МГАВТ автором проведены исследования и ОКР по разработке светосигнальной системы для знаков судоходной обстановки с использованием современных высокоэффективных источников света.

Цель работы.

Целью настоящей диссертационной работы является исследование путей создания и разработка светосигнальной системы, основанной на применении новых источников света, обладающих высокой светоотдачей, широким спектром излучения, высокой надёжностью работы.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

- проанализировать современное состояние светосигнальных систем в различных отраслях транспорта;

- обосновать использование в светосигнальных системах высокоэффективных источников света;

- разработать математическую модель светосигнального устройства;

- разработать физическую модель светосигнального устройства;

- экспериментально исследовать опытный образец светосигнального устройства;

- оценить перспективы применения современных высокоэффективных источников света в светосигнальных устройствах на ВВП.

Методы исследования.

В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические методы базировались на основе применения законов Кирхгофа, теории электрических цепей, теории рассеяния света, статистической физики. Экспериментальные методы основывались на обработке данных, полученных в ходе фотометрических измерений.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов, рекомендаций, изложенных в диссертации, обеспечены комплексным характером работы (аналитические, теоретические и экспериментальные исследования), а также сопоставлением и подтверждением теоретических расчётов и результатов, полученных в ходе экспериментов.

Научная новизна работы.

1 .Исследована возможность применения металлогалогенных (ксеноновых) ламп в навигационных светосигнальных приборах.

2.Теоритически обоснован выбор схемы питания лампы, оптической системы прибора, корпуса устройства.

3.Разработана математическая модель светосигнального устройства.

4.Разработан макет светосигнального прибора.

5. Экспериментально исследованы светотехнические параметры устройства с применением теории планирования эксперимента.

На защиту выносятся:

- результаты анализа современного состояния светосигнальных систем в различных отраслях транспорта;

- результаты обоснования использования в светосигнальных системах высокоэффективных источников света;

- результаты разработки математической модели светосигнального устройства;

- результаты разработки физической модели светосигнального устройства;

- результаты экспериментального исследования опытного образца светосигнального устройства;

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- разработано светосигнальное устройство новой конструкции с высокими показателями надёжности и световой отдачи, что обеспечивает повышение безопасности плавания;

- оценены перспективы применения нового светосигнального устройства.

Диссертация выполнялась в соответствии с планами основных научных работ МГАВТ, являлась составной частью НИР, включённой в президентскую федеральную целевую программу "Внутренние водные пути России". Её результаты вошли в отчёт по научно-исследовательской теме, в которых автор являлся соисполнителем.

Разработанный вариант схемы светосигнального устройства может быть использован для создания серийных навигационных систем, как для водного, так и для других видов транспорта.

Результаты работы могут использоваться Службой речного флота, Государственными бассейновыми управлениями водных путей и судоходства, морскими службами для повышения эффективности и безопасности судоходства.

Апробация работы.

Основные результаты докладывались на ежегодных научно-технических конференциях МГАВТ (2000-2003г.г.).

Публикации.

Материалы диссертации опубликованы в шести печатных работах.

Структура и содержание диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников.

Основные выводы и результаты работы.

1. На основе анализа современного состояния светосигнальных систем у нас в стране и за рубежом обосновано использование для навигационных знаков судоходной обстановки высокоэффективных источников света.

2. Разработана математическая и физическая модели светосигнального устройства.

3. Проведено математическое планирование эксперимента и исследование опытного образца прибора.

4. По результатам проведённых исследований на физической модели подтверждена адекватность математической модели реальному объекту.

5. Подтверждена работоспособность светосигнального устройства с неизменными параметрами по дальности видимости огня во всём диапазоне изменения напряжения на источнике питания.

6. Обосновано использование солнечных батарей для создания источника бесперебойного питания светосигнальных устройств.

7. Создано светосигнальное устройство принципиально новой конструкции с высокими технико-экономическими характеристиками, позволяющее существенно повысить безопасность плавания на внутренних водных путях России.

1. Агаханян Т. М. Линейные импульсные усилители. М.: «Связь», 1970,472 с.

2. Айзенберг Ю. Б. Основы конструирования световых приборов. М.: Энергоатомиздат, 1996, 704 с.

3. Айзенберг Ю. Б. Справочная книга по светотехнике. М.: Энергоатомиздат, 1995, 528 с.

4. Айзенберг Ю. Б. Световые приборы. М.: Энергия, 1980,464 с.

5. Александрова Н. В. Диссертационная работа по теме «Лазерные створы для безопасности судоходства на сложных участках водных путей». М.: 2000, 140 с.

6. Апексенко А. Г. Основы микросхемотехники. М.: ЮНИМЕДИАСТАЙЛ, 2002, 448 с.

7. Ашамарин И. П., Васильев Н. Н., Амбросов В. А. Быстрые методы статистической обработки и планирование экспериментов. Л.: Из-во Ленингр. Ун-та, 1974, 76 с.

8. Басов Ю. Г. Светосигнальные устройства. М.: Транспорт, 1993, 309 с.

9. Басов Ю. Г., Наноов Е. В., Перепечаенко Ю. Ф. Светосигнальное оборудование вертолётных посадочных площадок городских клинических больниц Москвы. Журнал «Светотехника». 1999, №1.

10. Ю.Батусов С. В. Светосигнальные установки. М.: Энергия, 1979, 120 с.11 .Бегунов Б. Н. Геометрическая оптика. Изд-во МГУ, 1966.

11. Белова Л. Т. световые сигналы повышенной заметности для внутренних водных путей. Журнал «Светотехника». 1981, №10.

12. Бенфорд Ф. Теория прожектора. Перевод с англ. ОНТИ, 1935.

13. Блажкина А. Т. Общая электротехника. Л.: Энергтатомиздат, 1986, 592 с.

14. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: «Наука», 1986, 544 с.

15. Булычёв А. Л., Лямин П. М., Тулинов Е. С. Электронные приборы. -М.: Лайт Лтд.,2000,416 с.

16. Валенко В. С. Полупроводниковые приборы и основы схемотехники электронных устройств. М.: «Додека», 2001, 368 с.

17. Варфолоеев Л. П. Новые источники света на Ганноверской ярмарке 1999 г. Журнал «Светотехника». 2000, №1.

18. Власов В. М., Ирихин Н. А., Зеньковский Г. В. Морские каналы и средства навигационного оборудования морских путей. М.: Транспорт, 2001,368 с.

19. Водоватов Б. М. Состояние и тенденции развития аэронавигационных светосигнальных приборов. Журнал «Светотехника». 1983, №3.

20. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике. М.: «Наука», 1965, 872 с.

21. Гершун А. А. Избранные труды по фотометрии и светотехнике. М.: Физматгиз, 1958, 548 с.

22. ГОСТ 26600 85 «Знаки и огни навигационные внутренних водных путей».

23. Готтлиб И. М. Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы. М.: Постмаркет, 2002, 544 с.

24. Гуревич М. М. Введение в фотометрию. М.: Энергия, 1968, 92 с.

25. Гуторов М. М. Основы светотехники и источники света. М.: Энергия, 1968. 392 с.

26. Дадионов М. С. Прожекторное освещение. М. Л.: Госэнергоиздат, 1978. 169 с,

27. Джонс М. X. Электроника практический курс. - М.: Постмаркет, 1999,528 с.

28. Дойников А. С. Прикладная фотометрия. М.: ВИНИТИ, 1983.

29. Долгополое В. И. Светотехнические материалы. М.: Энергия, 1972, 168 с.

30. Жикленков Д. В., Макаров В. В., DC/DC преобразователи открытого типа, Журнал «Практическая силовая электроника», 2002 №6.

31. Импульсные источники света /Под ред. И. С. Маршака. М.: Энергия, 1978,472 с.

32. Калугин Н. Г., Работа однофазного инвертора напряжения на нелинейную нагрузку, Журнал «Практическая силовая электроника», 2003 №11.34Харякин Н. А. Световые приборы прожекторного и проекторного типов. М., «Высшая школа», 1966.

33. Карякин Н. А. Прожекторы. ГЭИ, М. Л., 1944.

34. Карякин Н. А. Световые приборы прожекторного и проекторного типов. М.: Высшая школа, 1966, 408 с.

35. Карякин Н. А. Световые приборы. М.: Высшая школа, 1975, 335 с.

36. Кассандрова О. Н., Лебедев В. В. Обработка результатов наблюдений. М.: «Наука», 1970, 104 с.

37. Кастров М. Ю., Лукин А. В., Малышков Г. М., Повышающий регулятор, Журнал «Практическая силовая электроника», 2001 №3.

38. Коган Л. М. Новые светодиоды и устройства на их основе. Журнал «Светотехника». 1997, №3.

39. Коган Л. М. Светодиоды с повышенной мощностью. Журнал «Светотехника». 2000, №2.

40. Коган Л. М. Светоизлучающие диоды: дальнейшее развитие. Журнал «Светотехника». 1999, №4.

41. Коган Л. М., Шмерлинг И. Е Журнал «Полупроводниковые светодиодные излучатели для светосигнальных приборов навигационных знаков водных путей». Журнал «Светотехника» 1998, №2

42. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: «Наука», 1977, 832

43. Кравков С. В. Глаз и его работа. М. Л.: Изд-во АН СССР, 1950, 531 с.

44. Крючков В. В., Соловьёв И. Н., Даиф Ахмад, Транзисторные инверторы в режиме синусоидальной ШИМ. Журнал «Практическая силовая электроника», 2002 №6.

45. Крючков В. В.,Малышков Г. М., Соловьёв И. Н., Кодовое широтно-импульсное регулирование для инверторов, Журнал «Практическая силовая электроника», 2001 №1.

46. Кучумов А. И. Электроника и схемотехника. М.: Гелиос АРВ, 2002, 304 с.

47. Литвинов В. С., Рохлин Г. Н. Тепловые источники оптического излучения. М.: Энергия, 1975,248 с.

48. Лурье М. Г., Райцельский Л. А., Циперман Л. А. Устройство, монтаж и эксплуатация осветительных установок. М.: Энергия, 1976, 264 с.

49. Материалы к заседанию коллегии Минтранса России по вопросу: «Об основных направлениях совершенствования системы управления внутренними водными путями Российской Федерации». Москва 2003г.

50. Материалы к заседанию Коллегии Минтранса России по вопросу «О ходе реализации президентской федеральной целевой программы «Внутренние водные пути России» на 1996-2000гг.». Москва 1998г.

51. Мельников Ю. Ф. Светотехнические материалы. М.: Высшая школа, 1976, 151 с.

52. Мешков В. В. Осветительные установки. М. Л.: Госэнергоиздат, 1947, 640 с.

53. Мешков В. В. Основы светотехники. Ч. 1. М.: Энергия, 1979, 378 с.

54. Мешков В. В. Основы светотехники. Ч. 2. М.: Госэнергоиздат, 1961, 416 с.

55. Панфилов Д. И., Поляков В. Д., Чепурин И. Н., Обжерин Е. А., Управляемые пускорегулирующие аппараты для натриевых ламп высокого давления, Журнал «Практическая силовая электроника», 2003 №10.

56. Пейдж Ч. Алгебра электроники. М.: Госэнергоиздат, 1962,352 с.

57. Постановление Правительства Российской Федерации №466 от 20.05.98. и №490 от 23.05.98.

58. Приказ министерства транспорта Российской Федерации № 76 от 25.06.98. «О мерах по реализации Федерального закона о безопасности гидротехнических сооружений».

59. Рогинский В.Ю. Расчёт устройств электропитания. М.:«Связь», 1972, 360 с.

60. Розенталь Э. С. Электроустановочные изделия. М.: Энергия, 1975, 168 с.

61. Рохлин Г. Н. О характристиках новых безэлектродных микроволновых серийных ламп. Журнал «Светотехника». 1997, №4.

62. Рохлин Г. Н. Газоразрядные источники света. М. Л.: Энергия, 1966, 550 с.

63. Рябов М. С., Ципермав Л. А. Электрическая часть осветительных установок. М.: Энергия, 1966,360 с.

64. Сапожников Р. А. Теоретическая фотометрия. М.: Энергия, 1977, 261 с.

65. Сенилов Г. Н. Светотехнические импульсные установки. М.: Энергия, 1979, 112 с.

66. Сенилов Г. Н., Родионов Л. В., Ширшов Л. Г. Расчёт и эксплуатация светотехнических импульсных установок и источников питания. -М.: Энергоатомиздат,1989, 192 с.

67. Спирин Е. В. Результаты анализа работы в/в инвертора в составе навигационного устройства на математической модели/Материалы XXV научно практической конференции МГАВТ. Москва: МГАВТ, 2003.-С 40-43.

68. Спирин Е. В. Математическое планирование эксперимента по исследованию опытного образца знака судоходной обстановки с использованием в/в инвертора/Материалы XXV научно практической конференции МГАВТ. Москва: МГАВТ, 2003. - С 43 - 45.

69. Спирин Е. В. Основные конструктивные элементы навигационного знака с повышенной светоотдачей./Материалы XXV научно практической конференции МГАВТ. Москва: МГАВТ, 2003. - С 45 - 47.

70. Спирин Е. В. Использование автомобильных высоковольтных инверторов для питания береговых знаков судоходной обстановки /Материалы XXIII научно практической конференции МГАВТ. Москва: МГАВТ, 2001. - С 30 - 32.

71. Справочник. Микросхемы для импульсных источников питания и ихприменение. М.: «Додека», 2001, 608 с.

72. Справочник. Энциклопедия ремонта. Микросхемы для импульсных источников питания. М.: «Додека», 2002 №3, 288 с.

73. Справочник. Энциклопедия ремонта. Микросхемы для современных импульсных источников питания. М.: «Додека», 1988, №11, 288 с.

74. Справочник по осветительной технике /Под ред. Л. Д. Белышнда. М.: ОНТИ. Главная редакция энергетической лит., 1935, 648 с.

75. Тиходеев П. М. Световые измерения в светотехнике. М. Л,: Гос-энергоиздат, 1962, 460 с.

76. Трембач В. В. Световые приборы. М.: Высшая школа, 1972, 496 с.

77. Тритчук Б. Ф. Светосигнальная аппаратура на светодиодах. Журнал «Светотехника», 1997, №5.

78. Тудоровскии А. И. Теория оптических приборов. М. Л., Изд-во АН СССР, т. 1,1948.

79. Турыгин И. А. Прикладная оптика, М., «Машиностроение», 1966.

80. Удачин В. С., Шереметьев Ю. Н. Навигационные знаки и огни, судовая сигнализация. М.: Транспорт, 1988, 255 с.

81. Указ президента РФ «О мерах по обеспечению устойчивого функционирования внутренних водных путей России».

82. Уэймаус Д. Газоразрядные лампы. М.: Энергия,1977, 344 с.

83. Федеральный закон «О безопасности гидротехнических сооружений». Принят Государственной Думой 23.06.97.

84. Фишер У. SATINOSA: плоские световые знаки на основе светодио-дов. Журнал «Светотехника», 1999, №2.

85. Фрид Ю. В. Развитие аэродромного светотехнического оборудования в 1920 1970 гг. (обзор). Журнал «Светотехника». 1996, №3-4.

86. Фугенфиров М. И. Электрические схемы с газоразрядными лампами. М.: Энергия, 1974, 368 с.

87. Фугенфиров М. И. Пускорегулирующая аппаратура для газоразрядных ламп. М. энергия, 1971.

88. Царенко В. А., Расчёт выходного фильтра импульсного источника питания, Журнал «Практическая силовая электроника», 2002 №8.

89. Чаплыгин Е. Е., Калугин Н. Г., Выходные магнитосвязанные фильтры инверторов напряжения. Журнал «Практическая силовая электроника», 2002 №6.

90. Шмерлинг И. Е. Навигационное оборудование внутренних водных путей. М.: Транспорт, 1988, 224 с.

91. Шмерлинг И. Е. Монтёр судоходной обстановки. М.: Транспорт, 1977, 173 с.