LUCRAREA 7

ECHIPAMENTE DE SEMNALIZARE NAVALĂ-SEMNALIZĂRI OPTICE

A.Generalități

1. Particularități de funcționare pentru echipamentele de semnalizare navală.

Aceste tipuri de echipamente funcționează în general în regimuri grele de solicitare, datorită condițiilor dure de ambianță care le afectează fiabilitatea. Dintre aceste condiții, mai importante sunt:

-apa de mare în contact cu echipamentele costiere sau de pe punțile deschise (prin inundare, stropire sau pulverizare) produce coroziuni puternice precum și o serie de solicitări mecanice prin presiunile statice și dinamice exercitate.

-limitările de volum și greutate la aceste echipamente le reduc în mod substanțial greutatea, însa fiabilitatea are de suferit;

-trebuie sa functioneze și în poziții înclinate, datorită producerii unor înclinări curente atât în plan longitudinal, cât și în plan transversal, cu durate scurte (avarii sau valuri) sau lungi (defecțiuni de oridn mecanic).

-umiditatea relativ ridicată a aerului provoacă o altă categorie de solicitări prin condensarea apei pe echipamente; În mod curent se întalnesc umidități relative de 20 ÷ 100%.

-temperatura ambianței are variații în limite largi (-20˚C la +75˚C); evacuarea căldurii degajate de echipamente în timpul funcționării este în contradicție cu condițiile de volum și greutate minime.

-aerul sărat provoacă de asemenea coroziuni importante, conținutul de sare în aer variind

între 0,01 și 1 mg/ .

-la sol, de regulă, aceste echipamente funcționează în condiții de izolare relativă, intervențile operatorilor umani pentru întreținere tehnică nefiind întotdeauna posibile, deci, domeniul de disponibilitate al acestor echipamente trebuie să fie extins.

2.Semnalizarea automată a șenalelor pentru navigație se face în scopul indicării drumului de navigație. Sunt utilizate luminosemnale care, în condiții de slabă luminozitate transmit informație după un anumit cod. Farurile (semnale costiere) și geamandurile (semnale plutitoare), amplasate pe cursurile de apa navigabile sau în zone de litoral, au rolul de a marca șenalul (partea cea mai adâncă, navigabilă).Balizajul după sistemul lateral indică poziția limitelor șenalului în raport cu drumul unei nave. Un astfel de exemplu este dat în fig.1.

Fig.1

T-țărm;Am-Amonte;Av-Aval;LSN-Limitele șenalului navigabil;S-balize ce marchează limita stânga a șenalului(lumina verde);D-balize ce marchează limita dreaptă a șenalului (lumina roșie);

Aceste balize pot fi pot fi detectate și cu ajutorul instalației radar de bord, în acest scop ele sunt prevăzute cu reflectoare speciale (radiolocație pasivă) extrem de utile pe timp de ceață , ploaie torențială etc. /////

Semnalizarea optica pe balize este necesara atunci cand intensitatea luminoasa in ambianta scade sub o anumita limita (de regula 200 lx) si de asemenea atunci cand in zona balizei respective intra una sau mai multe nave. Aceasta semnalizare este nedirectionala, dispozitivele optice fiind echipate cu obicetive dispuse de jur-imprejurul axei verticale centrale sau cu lentile de tip cilindre (360˚ in plan orizontal), distanta de vizibilitate in conditii normale, fiind de 2,5÷4 km. Pentru un consum minim de energie electrica ca si pentru o fiabilitate cat mai ridicata, unitatile luminoase intra automat atunci cand este necesar.

Solutiile tehnice adoptate se bazeaza pe utilizarea unor foto-elemente cu ajutorul carora se supravegheaza gradul de luminozitate in ambianta, structura echipamentelor de comanda (electronic) fiind mai simpla sau mai complexa, in functie de conditiile concrete care trebuie realizate in exploatare.

În fig. 2 este aratat un exmplu de semnalizare simpla: fotorezitorul FR excita amplificatorul

, la iesirea caruia se gaseste lampa L a dispozitivului optic DO. In conditii de iluminare normala,

fotorezitorul FR are o valoare mica a rezistentei proprii, astefel ca introduce in saturatie tranzistorul

;acesta, la randul sau anuleaza polarizarea tranzistorului care se blocheaza, mentinand lampa L

stinsa ( ≅0).

Daca in ambianta scade vizibilitatea (noapte, ceata, eclipsa de soare etc.), rezistenta fotorezistorului FR creste ducand, in functie de gradul de iluminare, la cresterea corespunzatoare a

rezistentei colector-emitor pentru tranzistorul (la limita, blocare). In acest fel se dechide

tranzistorul , care permite aprinderea lampii de semnalizare.

Considerand numai portiunile liniare ale caracterisitiliclor celor doua tranzistoare, intre curentul de aprindere al lampii de semnalizare si curentul de excitatie, furnizat de fotorezistor, exista urmatoarele relatii de legatura intre intrare si iesire:

unde si sunt ceficientii de amplificare in curent pentru tranzistoarele respectiv . -

sensibilitatea integrala a fotorezistorului, m coeficientul de variatie a fluxului luminos iar valoarea

maxima a acestuia.

Prin faptul ca semnalizarea nu se face in cod, se pot produce erori prin confundarea cu alte surse de lumina.

Neajunsul semnalat mai sus este eliminat daca se utilizeaza impulsuri; pentru aceasta se poate folosi un multivibrator comandat cu ajutorul unui fotorezistor (semnalizarea in cod fig.2b). La

iluminare slaba rezistenta fotorezistorului FR este mare, iar multivibratorul excita in impulsuri

filamentul lampii L (eclaturi).

Pentru cresterea intensitatii luminoase a dispozitivului optic, in scopul maririi distantei de vizibilitate, s-au realizat eclipsoare( generatoare de eclaturi) cu tuburi florescente.

In acest caz, ridicarea tensiunii continue (obtinuta din baterii galvanice sau acumulatoare electrice) se realizeaza cu ajutorul unui oscilator autoblocat OA, comandat de catre un fotorezistor FR (fig, 3a).

La întuneric, oscilatorul autoblocat aplică semnale (de tensiune) transformatorului de impulsuri Tr I care aprinde, sub impulsuri de tensiune ridicată, tubul flourescent TF.

Toate montajele analizate mai sus au dezavantajul că, la întuneric intră în tensiune, chiar dacă în zona balizei respective nu se navighează. Pentru economisirea energiei electrice, declanșarea semnalizării se poate face la apropierea navei și încetează după trecerea acesteia; această variantă tehnică se bazează pe folosirea unei telecomenzi prin radio (fig. 3b). Astfel radioemițătorul RE, instalat pe navă, emite în permanență semnale cu ajutorul antenei de emisie.

După propagare, aceste semnale, captate pe baliza cu ajutorul unei antene de receptie , sunt

selectate, amplificate si demodulate in receptorul RR, care comanda intrarea in functie a

generatorului de impulsuri in cod GI, respectiv a lampii .

Fig.4

3.Pentru ca personalul navigat sa poata distinge daca impulsurile luminoase sunt emise de

faruri sau de geamanduri, generatorul de cod poate functiona in doua regimuri distincte (Tab.1).

Cu ti si tp s-au notat duratele impulsurilor, respectiv ale pauzelor (exprimate in secunde).

Regim de functionare Perioada de cod ti

(s)tp

(s)

far 5,5 0,7 4,8

geamandura 3,5 0,7 2,8

Tab.1

Ulterior au fost realizate undele perfectionari, elaborandu-se eclipsor electronic a carui utilizare este generalizata pe caile navigabile din tara noastra, eclipsor care mai prezinta urmatoarele avantaje:

-fotoelementul FE este actionat periodic in pauza dintre impulsuri, astfel incat este influentat numai de catre ambianta; fiind amplasat in aceeasi incinta cu lampa de semnalizare, se poate obtine o reducere substantiala a volumului acestui echipament.

-lampile de semnalizare, atat cea de baza, cat si cea de rezerva, sunt excitate in impulsuri de putere constanta, chiar daca sursa de alimentare in curent continuu are o tensiune variabila intre limite foarte largi(11,5 ÷ 30V)

-utilizarea unei lampi de semnalizare cu filamentul dublu ( fb – de baza si fr – de rezerva, fig.7) si semnalizarea automata locala a comutarii pe filamentul de rezerva prin indicatorul de rezerva Ir.

-schema de comanda, a carei structura este redata in fig.5 contine un etaj-baza de timp B1 care functioneaza in permanenta dupa un anumit cod. Impulsurile generate activeaza in contratimp fotoeelementul FE (in pauza dintre impulsuri) si obturatorul electronic OE (pe durata impulsurilor luminoase-eclaturi). Un etaj de control al ambiantei Ct.A si o memorie a luminozitatii ML ataca cea de-a doua intrare a obturatorului electronic OE care, astfel se deschide numai daca este necesar. Etajul de cuantificare Ec care urmeaza, excita etajul de iesire Ei obtinandu-se astfel semnalul de comanda Ucd, care insa nu trebuie practic sa depinda de variatiile tensiunii de alimentare Ua . In acest scop, aceasta tensiune se aplica printr-un circuit nelinear CN etajului de amestec Ea sincronizat cu

impulsurile semnalului de comanda Ued. Aceasta comanda, la randul sau, etajele de cuantificare Ec

printr-un circuit auxiliar cu constanta de timp (reactie pozitiva).

Fig.5

În acest mod semnalul de comandă obținut depinde, în afară de starea de luminozitate din ambianță de generatorul bazei de timp care îndeplinește și funcția de codor, de etajul de cuantificare și de tensiunea de alimentare Ua; acest aspect este redat în diagrama de semnal din fig.6

U0-tensiunea nominala a sursei de alimentare;Um,UM-limitele de variatie a acestei tnsiuni;Tcod-perioada de cod;Ti,tp-perioadele eclatului, rescpectiv pauzei.

Partea de executie a acestui dispozitiv este redata in fig.7 de unde se poate vedea ca amplificatorul de baza Ab excita in impulsuri filamentul de baza fb al lampii L; daca acesta nu functioneaza, circuitul de control C1 deschide circuitul poarta CP , care transfera impulsurile de comanda Ucd la amplificatorul de rezerva Ar intrand in functiune filamentul de rezerva fr si simultan, becul indicator Ir al filamentului de rezerva.

fig.7

Pentru zone cu trafic naval complex au fost construite eclipsoare cu posibilitati multiple de utilizare. În acest scop, s-au prevazut elemente reglabile sau comutabile spre a se putea modifica dupa necesitati:

-durata impulsului luminos (eclatului);-perioada de repetitie a eclaturilor;-numarul de eclaturi dintr-o groapa;-perioada de repetitie a gruperlor de eclaturi.

B. Modul de lucru

1. Se studiaza eclipsoarele navale prezente notandu-se:-aspecte contructive-tipuri de imbinari si etansari folosite-amplasarea diferitelor elemente in interiorul ansamblului

2. Se studiaza functionarea eclatorului masurandu-se durata impulsurilor si a pauzei dintre impulsuri;

3. Se vizualizeaza si se masoara semnalele in punctele principala ale schemei;4. Se studiaza functionarea montajului in cazul alimentarii cu tensiune variabila intre limitele

10 ÷ 24V, masurandu-se pentru variatii din 2 in 2 V ale tensiunii de alimentare duratele ti și tp.