Судовая светотехника и судовые осветительные приборы

Судовая светотехника занимается изучением комплекса вопросов, связанных с созданием источников света, осветительных приборов, а также проектированием и эксплуатацией судовых осветительных установок с учетом их специфики.

Источники света в судовых осветительных установках — лампы накаливания и газоразрядные лампы высокого и низкого давления (табл. 1).

В лампах накаливания (ЛН) электрическая энергия превращается в тепловую путем нагревания вольфрамовой нити электрическим током. Тепловая энергия нагретой до 2400—3000°К нити излучается в виде тепловых и световых лучей. На долю видимых лучей приходится в лучшем случае 3% затраченной энергии. Для нормальной осветительной лампы 15 Вт эта величина равна 1,1%, а для лампы 1500 Вт — 2,8%. Остальная энергия тратится, преимущественно, на тепловые потери.

Замена люминесцентного освещения на LED в условиях судна (схемы подключения)

На сегодняшний день сложно себе представить освещение в квартирах, домах и даже улицах без LED (светодиодных) ламп, которые вытесняют лампы накаливания и люминесцентные лампы ("экономки"). В этом плане судно не является исключением и даже на старых судах идёт плановая замена всего освещения на LED.

Что касается ламп накаливания и "экономок" с цоколями E27, то тут все просто, достаточно использовать готовые лампы, которые предлагают поставщики. Также существуют LED прожекторы, которые можно без каких-либо сложностей устанавливать вместо прожекторов с газоразрядными лампами или галогенками.

Осветительные приборы и отличительные огни на судне

Осветительные приборы. Устройство, содержащее одну или несколько ламп и светотехническую арматуру, перераспределяющее свет ламп и преобразующее его структуру, предназначенное для освещения или сигнализации, называется световым прибором.

Назначение светового прибора — наиболее благоприятное распределение излучаемого лампой светового потока, защита глаз от слепящего действия источника света, предохранение лампы от воздействия окружающей среды и механических повреждений, удобное соединение лампы с электрической сетью и надежное ее крепление.

Светильник — это световой прибор, перераспределяющий свет лампы внутри больших телесных углов, обеспечивающий угловую концентрацию светового потока с коэффициентом усиления не более 30 для круглосимметричных и не более 15 для симметричных приборов.

В зависимости от распределения светового потока различают светильники: прямого света, направляющие не менее 80 % светового потока в нижнюю полусферу; преимущественно прямого света, направляющие 60—80% светового потока в нижнюю полусферу; рассеянного света, направляющие 40—60 % светового потока в нижнюю полусферу; преимущественно отраженного света, направляющие 20—40 % светового потока преимущественно в нижнюю полусферу; отраженного света, направляющие менее 20 % светового потока в нижнюю полусферу.

По защите лампы от влияния внешней среды различают: пыле- и водонезащищенные, у которых лампа не защищена от воздействия окружающей среды (IP20); пылезащищенные, у которых лампа защищена от внешней среды стеклянным колпаком (IP40); водозащищенные, имеющие уплотнения в местах ввода проводов и крепления стекла к корпусу (IP54); погружные, которые могут работать под водой на глубине более 10 м (IP57).

Причины выхода из строя ламп накаливания и как этого избежать

По идее, срок эксплуатации ламп накаливания должен составлять около тысячи часов, однако в реальности этот срок намного меньше и, кроме того, продолжает уменьшаться. Цены же на лампы накаливания, наоборот, постоянно растут. Каковы же причины выхода ламп из строя?

1. Низкое качество ламп, к сожалению, присущее продукции отечественных производителей. И если ранее эти лампы, уступая лампам зарубежных производителей в качестве, выигрывали у них хотя бы в цене, то в последнее время особой разницы в стоимости нет. Поэтому неудивительно, что предпочтение обычно отдается продукции зарубежных производителей.

Преимущества применения светодиодных ламп

Учитывая постоянно растущие потребности человека в освещении, возникает необходимость увеличивать пропорционально потребностям мощности производства электроэнергии. На сегодняшний день остро возникает вопрос об уменьшении затрат на потребление электроэнергии.

Поэтому появление на рынке светодиодного осветительного оборудования стало очевидным ответом на возросшие потребности населения. Главными критериями отбора считаются экономичность, долговечность, прочность и небольшой функциональный размер ламп. Все эти требования вполне неплохо выполняются именно светодиодами, которые считаются основной заменой ламп дневного света. Ведущие страны мира, такие как США, Германия, Великобритания, Япония постепенно отказываются от производства ламп накаливания, и к тому же мнению постепенно приходит и Россия.

Как светодиодное освещение может сократить городские расходы?

Новый свет буквально залил улицы города Кингстона, штат Северная Каролина, США. После захода солнца включилось 10 новейших современных уличных светодиодных прожекторов на пересечении Кинг Стрит и Мартин Лютер Кинг Дж. Бульвар.

Осветительные приборы часть более крупного городского проекта, частично финансируемого Государственным управлением энергетических ресурсов Северной Каролины.

Государственная субсидия в размере 499 500 долларов США будет потрачена на замену 740 натриевых и ртутных уличных фонарей высокого давления на Вертон Авеню, Квин Стрит, Кэри Роуд и других переулках Кингстона.

Как найти «экономную лампочку»?

На данный момент многих интересует вопрос, как сэкономить на электроэнергии ввиду ростов тарифов на энергоносители. Подойти к вопросу и открыть тему нам помогут новейшие технологии, в данной статье мы постараемся разобраться во всех тонкостях энергосбережения.

Лампы накаливания

К плюсам можно отнести то, что излучаемый свет, по спектру приближенный к дневному, так же дешевизну изделия, простоту замены и неприхотливость в эксплуатации. Утилизация вышедшего из строя изделия так же не проблематична и безопасна для экологии. В лампе накаливания применяются простые и безопасные материалы: стекло, вольфрам и оцинкованная сталь.

К минусам, скорее всего можно отнести высокое энергопотребление, ведь известно, что лампы накаливания переводят до шестидесяти процентов потребляемой энергии в тепловое излучение, а не в видимый свет. Так же стоит отметить недолговечность изделия, это конечно же понятно, если завод будет выпускать лампочки горящие годами, то он просто не будет получать прибыль от закупок. Как не парадоксально но это к сожалению так. Таким образом, выяснилось, что лампы накаливания при своей дешевизне и «прожерстве» не способны обеспечить энергетическую разгрузку освещения.

Применение светодиодных прожекторов в освещении улицы

Еще недавно светоизлучающие диоды применяли редко. В основном - при освещении небольших дорожных знаков либо как малогабаритные огни для тяжелого грузового транспорта. Однако теперь ситуация резко поменялась. Сейчас освещение светодиодными прожекторами используется более широко - особенно в процессе проектирования промышленного освещения в зданиях предприятий. Чем объясняется это?

Для того чтоб ответить на такой вопрос, рассмотрим пример применения уличного освещения на светодиодах. Важно отметить, что рынок светильников на светодиодах для освещения улицы ориентируется на применение и в торгово-коммерческой сфере, и в коммунально-жилищном хозяйстве.

Как выбирать светодиодные ленты?

Всего несколько лет назад светодиодные ленты начали использоваться в интерьере и архитектуре для освещения. Также данную конструкцию подсветки используют в качестве источника света (во многих случаях для подсветки рабочей зоны на кухне, разместив ленты под шкафчиками).

Многие автомобилисты подключают эту ленту на панелях своих машин и кузовов. Для использования светодиодных лент в быту необходимо приобрести специальный стабилизированный блок питания, обычно под напряжения ленты 12, 24 или 36 вольт.

Обслуживание электрического освещения и уход за ним

Обслуживание электрического освещения должно осуществляться только судовыми электриками или лицами, их заменяющими.

Все элементы установки электрического освещения: светильники, выключатели, штепсели, щитки, расположенные на них предохранители и автоматы должны всегда поддерживаться в исправном состоянии и быть полностью укомплектованными.

Во всех светильниках должны быть установлены исправные лампы. Перегоревшие необходимо своевременно заменять. Не допускается при этом применение ламп с напаянными цоколями или ламп большей мощности, чем это предусмотрено проектом или схемой установки.

Исследование и отработка эксплуатационных навыков по использованию коммутаторов сигнально-отличительных огней

ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Ознакомление с конструкцией, оборудованием, устройствами коммутатора сигнально-отличительных огней (КCO).

ПРОГРАММА РАБОТЫ
1. Ознакомиться с конструкцией КСО и устройствами светильников сигнальных огней.
2. Ознакомиться с техническими характеристиками оборудования.
3. Провести испытание КСО в условиях работы каждого ходового огня.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
На судах в темное время суток должны зажигаться сигнально-отличительные огни для обеспечения безопасности плавания и стоянки судов, а также подачи сигналов. Согласно международным правилам безопасности мореплавания МППСС-72 на всех судах устанавливаются фонари светосигнальных огней, цвет, углы и дальность видимости которых определяются их назначением.

Фонари светосигнальных огней для обеспечения необходимой дальности видимости снабжаются специальными приспособлениями в виде отражателей и линз. Для каждого светосигнального огня следует применять лампу, указанную в его паспорте. Как правило, в этих приборах применяются лампы с вертикально расположенной нитью накала и с двухштырьковым свановским цоколем. Нити накаливания других ламп могут оказаться не в фокусе или могут быть недостаточно мощными, в результате чего нарушается дальность видимости фонаря. По конструктивному исполнению сигнально-осветительные фонари (рис. 1) должны быть водозащищенными, герметичными, по способу установки стационарными или подвесными.

Источники света на судне. Лампы накаливания и люминесцентные лампы

На судах в качестве источников света наиболее широко применяют лампы накаливания (ЛН) и люминесцентные лампы (ЛЛ).

Лампы накаливания

Достоинства:

• Простота конструкции
• Дешевизна
• Отсутствие мигания
• Отсутствие пускорегулирующих устройств
• Простота в эксплуатации
• Хорошая цветопередача
• Единственный источник света напряжения 12-36 В

Недостатки:

• Низкая светоотдача
• Малый срок службы
• Высокая чувствительность к изменению напряжения

Световая энергия в ЛН излучается раскаленной нитью. При этом большая часть всей излучаемой энергии остается за пределами видимого спектра. Теоретически раскаленная нить излучает больше всего световой энергии при температуре 6500 К. При более высокой температуре интенсивность излучения смещается в сторону ультрафиолетовых лучей, при более низкой — в сторону инфракрасных.

Малое аварийное освещение на судне

На пассажирских судах, помимо аварийного дизель-генераторного агрегата, должна быть дополнительно предусмотрена аккумуляторная батарея для питания малого аварийного (аккумуляторного) освещения и поочередного закрывания водонепроницаемых электрифицированных дверей с их системой сигнализации.

В соответствии с Правилами Регистра все морские суда должны иметь малое аварийное освещение с автоматическим включением при исчезновении (или понижении) напряжения сети нормального или аварийного освещения.

На рис. 1 представлена схема переключения аварийного и малого аварийного освещения.

Рис. 1. Принципиальная однолинейная схема переключения питания аварийного и малого аварийного освещения: ЩМАО — щит малого аварийного освещения; ЩАО — щит аварийного освещения; РЩО — распределительный щит освещения; АРЩ — аварийный

распределительный щит; АБ — аккумуляторная батарея; Тр — трансформатор напряжения; П — переключатель

Как видно из рисунка, щиток малого аварийного освещения в нормальных режимах работы электростанции получает питание через н. о. контакт контактора К2 от щита нормального освещения судовой сети (РЩО).

Основные светотехнические понятия и характеристики

Все физические тела в природе излучают и поглощают энергию, которая называется лучистой. Эта энергия распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Для освещения используется лучистая энергия, воспринимаемая и оцениваемая нормальным человеческим глазом. Эта энергия порождена так называемым видимым излучением, или светом. Световая энергия измеряется в люмен-секундах (лм•с).

Особенность света состоит в том, что все характеризующие его величины определяются по отношению к среднему человеческому светоадаптированному глазу, который воспринимает электромагнитные колебания с длинами волн в диапазоне 400—760 нм. При этом различия в длине волн воспринимаются глазом как различия в цвете. Чувствительность глаза к излучениям различной длины волн (монохроматическому свету) неодинакова и достигает максимального значения при длине волн 555 нм.

Назначение и классификация судового освещения

Для создания нормальных условий работы личного состава почти во всех внутренних помещениях требуется непрерывное искусственное освещение в любое время суток.

В темное время суток на верхних палубах для световой сигнализации и освещения требуются сигнально-отличительные огни и прожекторы.

Нормы освещенности, требования к источникам света, светильникам и арматуре судового электроосвещения определяются Правилами Регистра.

Для судового электрического освещения применяется преимущественно переменный ток напряжением 220 В.

Судовое освещение по своему назначению разделяется на внутреннее и наружное, основное, аварийное, малое аварийное и переносное.

Светильники и прожекторы на судне

Светильником называется совокупность источника света и осветительной арматуры. Арматура предназначена для перераспределения светового потока внутри значительного телесного угла, защиты глаз от чрезмерной яркости источника света, изоляции источника света от внешней среды и механических повреждений, крепления источника света и подведения к нему электроэнергии.

Важна роль светильника и в декоративном оформлении помещений. Наиболее важными его техническими характеристиками являются к. п. д., исполнение корпуса по защищенности и светораспределение.

Расчет освещенности судовых помещений

Во многих судовых помещениях применяют комбинированное освещение, т. е., кроме равномерного освещения всего помещения (общего), рабочие поверхности дополнительно освещаются отдельными светильниками (местное освещение). В Правилах Регистра указывается минимальная освещенность комбинированного освещения и отдельно — общего освещения.

Для расчета общего равномерного освещения в помещениях, не загроможденных оборудованием, широко используется метод коэффициента использования светового потока, под которым понимается отношение светового потока F2, достигшего освещаемой поверхности, к световому потоку F1 источников света всех светильников данного помещения:

Световой поток F2 можно выразить как произведение площади S помещения и средней освещенности Еср, т.е. (F2 = EсрS), а световой поток F1 — как произведение числа светильников п и светового потока F одного светильника (F1 = nF).
В помещении должна обеспечиваться не средняя, а минимальная нормированная освещенность Ен.

Судовые осветительные приборы (старого образца)

Рассмотрим основные типы судовых осветительных приборов.

Отличительные сигнальные огни. К ним относятся водозащищенные отличительные бортовые, топовые и гака- бортные (фонари) и сигнальный клотиковый огонь. Корпуса этих световых приборов отливаются из алюминиевого сплава — силумина. На рис. 1 изображен внешний вид отличительного бортового огня (фонаря) типа БФ. На правом борту ставят правые отличительные бортовые огни, на левом — левые отличительные бортовые огни. По конструкции они являются зеркальным отображением друг друга и различаются цветами светофильтров — специально изготовленного цветного стекла. В правом огне устанавливается зеленый светофильтр, в левом — красный.

Рис. 1

На рис. 2 показаны разрез фонаря и вид сверху. Между верхней 1 и нижней 2 литыми частями корпуса прибора зажаты винтами 3 стенка 4 и линза 5. Между линзой и лампой при помощи угольников 6 укреплен светофильтр 7.

Рис. 2

К верхней части корпуса на откидных барашках прикреплена крышка 8. Внутри крышки помещено так называемое фокусирующее приспособление, при помощи которого осуществляется перемещение лампы вверх и вниз для установки в фокус, т. е. в то место, в котором при данной линзе и определенном расстоянии между ней и лампой сила света в желаемом направлении получается наибольшей.

Судовые сигнально-отличительные огни на судне

Сигнально-отличительные огни предусматриваются на судах для предупреждения столкновений, а также для связи с берегом. Число огней, их конструкции и место расположения опреляются Правилами предупреждения столкновений судов в море и Правилами Регистра.

Сигнально-отличительные огни по назначению делятся на основные и специальные. Основные огни устанавливают на всех типах судов, а специальные — на буксирах, рыбопромысловых, лоцманских, гидрографических и других судах.

Сигнально-отличительные огни в зависимости от назначения имеют различные цвета. Они снабжены оптическими системами в виде линз для увеличения силы света путем концентрации светового потока источника света в конический пучок.

Для централизованного управления сигнально-отличительными огнями, а также для контроля их состояния применяют коммутаторы сигнальных огней, которые изготовляют на 3, 5, 7 и 10 подключаемых огней и устанавливают в рулевой или штурманской рубке.

Коммутатор имеет визуальную и звуковую сигнализацию о неисправности ламп фонарей или обрыве цепи их питания.

Вследствие важности сигнально-отличительных огней, питание на их коммутатор поступает по двум кабелям, расположенным по разным бортам судна, причем оба кабеля могут подавать напряжение как от главного распределительного щита, так и от аварийной электростанции.

Судовое электрическое освещение

Электрическое (искусственное) освещение на судах применяется для создания нормальных условий в помещениях с недостаточным естественным освещением, а также в темное время суток.

Освещение подразделяется на основное, аварийное, переносное, прожекторное. Основное освещение получает питание от главного электрораспределительного щита и должно обеспечивать необходимую освещенность всех судовых помещений, палуб, переходов и трюмов.

Требуемую освещенность получают благодаря общему освещению, светильники которого жестко крепят к потолку и равномерно распределяют по помещению, или в результате комбинированного освещения, состоящего из общего местного. Светильники местного освещения располагают непосредственно у рабочих мест, где должна быть обеспечена необходимая освещенность поверхностей. К ним относятся настольные и ручные переносные лампы, настенные светильники.