Для создания искусственного освещения в подводных
поисковых системах используются специальные осветительные устройства.
Сложность проблем, с которыми встречается конструктор при их
проектировании, и широкий размах работ в этой области привели к рождению
нового направления светотехники — подводного осветительного
приборостроения. Применительно к подводной поисковой системе
эффективность осветительных устройств оценивается по характеру
распределения светового потока в плоскости объекта.
Современные подводные световые излучатели в
большинстве случаев являются приборами прожекторного типа, создающими
направленное излучение с заданным распределением. В состав этих
излучателей входят те же оптические элементы, которые характерны для
аналогичных устройств, работающих на воздухе. Отличие состоит лишь в
дополнительном оптическом элементе — защитном стекле, являющемся
границей раздела воздух — вода. Конфигурация этого стекла оказывает
влияние на характер распределения светового потока. Защитные стекла
бывают двух видов — плоские и выпуклые.
Конструкция подводного светового излучателя зависит от рабочей глубины
его погружения. Поэтому все они условно подразделяются на три группы:
мелководные — с глубиной погружения от нескольких единиц до нескольких
десятков метров, средних глубин — до нескольких сот метров и
глубоководные — на глубины более 500 м. В качестве мелководных могут
использоваться любые конструкции световых приборов, помещенные в
герметичный корпус. На средних глубинах применяются приборы с прочными
корпусами и небольшими толстыми иллюминаторами (плоской или выпуклой
формы) или приборы с открытыми отражателями. В излучателях с открытыми
отражателями применяется ограниченное число специально разработанных
ламп малых размеров с шарообразной формой колбы и большой толщиной ее
стенок. На больших глубинах используются преимущественно открытые
конструкции излучателей.
В подводных осветительных устройствах могут быть использованы: лампы
накаливания большой мощности (до нескольких киловатт), газоразрядные
лампы, ртутные лампы сверхвысокого давления. Для подводной фотографии
часто применяются герметизированные импульсные лампы.
На рис. 3.13 дано сопоставление спектрального распределения для
различных источников света. Из графика видно, что наибольшее
предпочтение среди искусственных источников света следует отдать ртутным
лампам.
Все перечисленные источники света имеют широкий
частотный спектр некогерентного излучения, слишком большую длительность
световых импульсов при импульсном режиме работы и широкий угол
расхождения луча. Все это препятствует повышению эффективности подводных
систем визуального обнаружения.
В последние годы достигнуты большие успехи в
разработке лазеров, пригодных для использования в подводных системах.
Лазер создает мощное световое излучение, сконцентрированное в небольшом
угле расхождения (несколько дуговых минут) и коротком импульсе (порядка
10-9—10-8 с). Спектр излучаемых колебаний очень
узкий, составляющий несколько единиц или десятков ангстрем. Лазеры могут
работать и в непрерывном режиме.
Для подводных систем обнаружения пригодны как
газовые, так и кристаллические лазеры, работающие в сине-зеленой части
спектра видимого света. Газовые лазеры (аргоновые, ксеноновые,
криптоновые и неоновые) обычно имеют высокую частоту повторения
импульсов, но сравнительно низкую импульсную мощность и КПД.
Кристаллические лазеры на стекле или иттриево-алюминиевом гранате с
примесью неодима генерируют, как правило, волны инфракрасного диапазона.
Удвоение частоты, излучаемой лазером, может производиться на кристаллах
ниобата лития. После удвоения излучается свет
О
длиной волны 5300 А [38]. Для удвоения частоты может быть использован
также монокристалл калнй-дигидроген-фосфата. Коэффициент полезного
действия при этом несколько возрастает, но не превышает 5—0%-.
В ряде случаев в качестве источника монохроматического света могут быть
использованы светоизлучающие полупроводниковые диоды [38]. Эти приборы
чрезвычайно надежны в работе, имеют простую, малогабаритную конструкцию,
допускают совместимость с интегральными схемами и являются
непосредственными преобразователями постоянного тока в световую энергию.
Они могут работать как в непрерывном, так и в импульсном режиме, излучая
когерентный или некогерентиый свет. Ширина спектра излучаемого колебания
лишь на порядок больше, чем у лазера. Для целей визуального подводного
обнаружения могут быть использованы различные фотопленки при подводном
фотографировании, телевизионные передающие трубки и фотоэлектронные
усилители (ФЭУ) при телевизионном принципе обнаружения и только ФЭУ при
светолокации. Очевидно, что каждый из указанных приемников имеет
преимущества и недостатки по сравнению с другими. При подводном
визуальном обнаружении объекта первостепенное значение приобретает
чувствительность приемника.