Вопрос. Принципы формирования светораспределения систем освещения и сигнализации

Лекция 15. Системы освещения и сигнализации.

Рекомендуемая литература

1. Леонтьев Н.Н. Основы строительной механики стержневых систем: Учеб. для вузов / Н.Н. Леонтьев, Д.Н. Соболев, А.А. Амосов. – М.: Изд-во ассоциации строительных вузов, 1996. – 541 с.

Гл. 6. Метод сил. § 6.1. Основная идея метода сил. § 6.2. Лишние неизвестные. Выбор основной системы метода сил. § 6.3. Канонические уравнения метода сил и их свойства. § 6.4. Вычисление коэффициентов и свободных членов канонических уравнений и их проверка. § 6.5. Построение окончательных эпюр внутренних усилий. Статическая и кинематическая проверки. – С. 124–134. § 6.7. Пример расчета статически неопределимой рамы методом сил. – С. 136–140. § 6.10. Матричная форма метода сил. – С. 149–151.

2. Дарков А.В. Строительная механика: Учеб. для вузов / А.В. Дар­ков, Н.Н. Шапошников. – М.: Высш. школа, 1986. – 607 с.

Гл. 6. Расчёт статически неопределимых систем методом сил. § 6.2. Канонические уравнения метода сил. § 6.3. Расчёт статически неопределимых систем на действие заданной нагрузки. – С. 199–213. § 6.7. Построение эпюр поперечных и продольных сил. Проверка эпюр. – С. 222–228. § 6.14. Проверка коэффициентов и свободных членов системы канонических уравнений. § 6.15. Примеры расчёта рам. – С. 247–260.

3. Смирнов А.Ф. Строительная механика. Стержневые системы: Учеб. для вузов / А.Ф. Смирнов, А.В. Александров, Б.Я. Лаще­ни­ков, Н.Н. Шапошников. – М.: Стройиздат, 1981. – 512 с.

Гл. XI. Метод сил. § 59. Канонические уравнения и их особенности. § 60. Общий алгоритм расчёта. – С. 316–332. § 64. Расчёт статически неопределимых систем в матричной форме. – С. 368–381.

4. Клейн Г.К. Руководство к практическим занятиям по курсу строительной механики. Статика стержневых систем: Учеб. пособие / Г.К. Клейн, Н.Н. Леонтьев. – М.: Высш. школа, 1980. – 384 с.

Гл. IX. Расчёт рам методом сил. § IX.1. Порядок расчёта рам. – С. 137–145. § IX.7. Расчёт рам в матричной форме. – С. 169–181.

5. Анохин Н.Н. Строительная механика в примерах и задачах. Ч. 2. Статически неопределимые системы: Учеб. пособие / Н.Н. Анохин. – М.: Изд-во ассоциации строительных вузов, 2000. – 464 с.

Гл. 5. Расчёт сооружений методом сил. § 5.1. Основная идея метода сил. Выбор рациональной основной системы. Примеры 5.1–5.5. – С. 8–15. § 5.2. Силовое воздействие. Примеры 5.12–5.13. – С. 23–35.

6. Проценко В.М. Расчёт статически неопределимых рам: Методические указания / В.М. Проценко, В.Г. Себешев. – Новосибирск: НГАС, 1993. – 56 с.

Задача № 1. Расчёт плоской статически неопределимой рамы методом сил. – С. 1–28.

1 вопрос. Принципы формирования светораспределения систем освещения и сигнализации.

2 вопрос. Классификация систем освещения и сигнализации.

3 вопрос. Нормирование технических характеристик систем освещения и сигнализации.

Системы освещения и сигнализации занимают особое место в электрооборудовании автомобилей и тракторов, так как эффективность автономного освещения и сигнализации определяет безопасность дорожного движения в темное время суток. Естественно, что нормы на светотехнические характеристики также определяются требованиями безопасности и существующими условиями дорожного движения.

Наиболее распространенной конструкцией фар на протяжении долгого времени была американская лампа-фара, представляющая собой неразборный оптический элемент, содержащий спаянные в колбу, заполненную инертным газом, отражатель и рассеиватель круглой или прямоугольной формы, внутри которой смонтированы одна или две нити накала. В Европе, начиная с 1950-х годов, широ­кое распространение получили металлостеклянные элементы со сменным источником света, представляющим собой обычную или галогенную лампу с одним или двумя телами накала, устанавливаемую в слепое отверстие металлического отражателя.

Наряду с совершенствованием характеристик светораспределения конструкторами автомобилей выдвигаются требования по улучшению аэродинамических характеристик и уменьшению массы транспортных средств, во многом определяющие их топливную экономичность. Удовлетворение этим требованиям по существу и определяют современные тенденции совер­шенствования конструкций фар и технологических процессов их изготовления.

Требования к уменьшению коэффициента аэродинамического сопротивления практически предопределяют уменьшение вертикального габарита фары почти в два раза, что возможно только при очень рациональном распределении светового потока и увеличении КПД фары. Новые конструкции фар требуют выполнения отражателя сложной формы, допускающей изготовление только из легко формуемых материалов (стекло, пластмасса). Поэтому в настоящее время происходит переход к пластмассовым конструкциям световых приборов транспортных средств.

Существенные изменения претерпевает и система сигнализации, особенностями развития которой, наряду с общей тенденцией уменьшения массы, являются: уменьшение градиентов освещенности в картине светораспределения, увеличение углов видимости, выравнивание яркости различных участков поверхности фонарей, исключение фантом-эффекта (восприятие при ярком солнечном свете не включенного фонаря включенным). Наряду с совершенствованием традиционных сигнальных приборов в системе сигнализации появляются дополнительные сигнальные огни, обеспечивающие увеличение информативности участников движения о маневре (дополнительные сигналы торможения, указатели поворота, информационные табло).

Техническое обеспечение современного светораспределения систем освещения и сигнализации представляет собой достаточно сложную компромиссную задачу. Для обеспечения безопасности движения в ночное время суток с достаточно большими скоростями необходимо при относительно малой мощности источников света (максимально 90 Вт) с низкой светоотдачей (максимально 13,5 лм/Вт), ограниченных мощностью современных автомобильных источников питания, добиваться не только большой силы света до 150 000 кд и более, но и распределять световой пучок неравномерно.

При этом должны обеспечиваться необходимая дальность види­мости в том или ином направлении, нужная яркость адаптации, исключение ослепления водителей встречных транспортных средств. Для системы сигнализации необходимо обеспечение равномерной яркости, комфортности восприятия и полноты световой информации о режиме движения и маневре.

Естественно, что иногда необходимо сконцентрировать световой поток источника света, распределив его затем нужным образом в тре­буемых направлениях. В ряде случаев достаточно только перераспределить его и изменить цвет излучения, в некоторых случаях функции концентрации светового потока и его распределения можно объеди­нить.. Поэтому, в зависимости от характера создаваемого светораспределения, принципы его формирования могут быть различными.

Окончательно светораспределение формируется рассеивателем, изготавливаемым из оптически прозрачного материала. На внутренней поверхности рассеивателя выполняются преломляю­щие элементы различной конфигурации, при помощи которых добиваются перераспределения сконцентрированного отражателем светового пучка источника света по нужным направлениям.

Концентрация светового потока источника света обеспечивается в традиционных конструкциях фар и фонарей параболоидным от­ражателем. Параболоидная форма отражающей поверхности наи­более приспособлена для выполнения этой функции, так как основ­ной характеристикой такой поверхности является равноудаленность ее точек от фокуса и плоскости, проходящей через директри­су. Поэтому, если в фокус параболоида поместить источник света достаточно малых размеров, лучи от источника света, падающие на его рабочую поверхность, будут отражаться в соответствии с зако­нами геометрической оптики и распространяться вдоль оптической оси отражателя (рис. 1.1) в пределах малого угла 2α, обусловлен­ного размерами тела накала.

На отражатель попадает не весь световой поток источника све­та, а его часть

,

где – средняя сила света источника излучения, распространяю­щаяся в пределах телесного угла .

Световой поток, отраженный от отражателя,

,

где – средняя сила света отраженного излучения, распростра­няющегося в пределах телесного угла .

Если пренебречь потерями на отражение, считая, что Ф₁ = Ф₂, получим , а так как , то сила света отраженных лучей существенно возрастает по сравнению с силой света источ­ника. Очевидно, что чем больше значение или, как это показано на рис. 1.2, угол охвата , тем выше степень использования све­тового потока. Однако, поскольку является функцией диаметра D и фокусного расстояния f, его эффективное значение определяется как альтернативное между большим диаметром, ограниченным конструктивными, экономическими и эстетическими соображения­ми, и малым фокусным расстоянием, обусловливающим увеличен­ную глубину и тем самым затрудняющим штамповку.

В современных конструкциях фар угол охвата , как правило, не превышает 240°, что соответствует использованию 75% свето­вого потока равномерно излучающего источника.

Рис. 1.1. Распределение светового потока реальным отражателем и распределенным источником света

Степень концентрации светового потока можно уменьшить расфокусировкой тела накала, т. е. изменением его положения относи­тельно точки фокуса и соответствующим изменением хода лучей.

Рис. 1.2. Угол охвата отражателя

Дата добавления: 2014-01-15