Подводный фонарь — это источник света, который носит с собой водолаз для освещения подводной среды. Водолазы обычно носят с собой автономные фонари, но водолазы, снабжаемые водой с поверхности, могут нести фонари, работающие от кабеля.
Подводный фонарь обычно используется во время ночных погружений и погружений в пещеры, когда естественного света мало или нет совсем, но он также имеет полезную функцию днем, поскольку вода сначала поглощает более длинные (красные) волны, а затем желтые и зеленые с увеличением глубины. Используя искусственный свет, можно увидеть объект в полном цвете на большей глубине.
Вода ослабляет свет за счет поглощения, поэтому использование подводного фонаря улучшит подводное зрение дайвера на глубине. [1] По мере увеличения глубины вода поглощает больше света. Поглощение цвета зависит от чистоты воды — чистая вода наиболее прозрачна для синих частот, но примеси могут значительно ее снизить. На цветное зрение также влияют мутность и более крупные твердые частицы. [2]
Ранние подводные фонари представляли собой стационарные электрические прожекторы или переносные лампы с сухими батареями для использования водолазами в стандартном водолазном костюме . [3] Компания Siebe Gorman & Company Ltd разработала модель переносной лампы с параболической линзой, которая крепилась к корсету водолаза с помощью шарового шарнира, что позволяло водолазу использовать обе руки во время работы. [3]
В 1906 году была представлена вольфрамовая нить, которая использовалась для производства ламп накаливания для дайвинга силой от 200 до 3000 свечей . [3] В 1919 году компания Siebe Gorman & Company представила 250-ваттную ртутную ручную лампу, которая могла производить до 18 000 свечей. [3] Для дайвинга в мутной воде предпочтительным выбором стали 45-ваттные натриевые ручные лампы. [3] Эти ранние лампы приходилось включать под водой, чтобы избежать растрескивания нагретого стекла при попадании в холодную воду. [3]
Первый фонарь, доступный ВМС США, имел силу света в 150 свечей. [4] Ранние испытания показали необходимость увеличения длины кабеля стандартного фонаря ВМС США с 125 до 250 футов в 1915 году для увеличения дальности действия. [4] Экспериментальное водолазное подразделение ВМС США продолжает оценивать водолазные фонари на предмет мощности освещения во влажном и сухом состоянии , срока службы батареи, водонепроницаемости, а также максимальной рабочей глубины. [5]
Галогенные лампы стали использоваться в последние десятилетия 20-го века, поскольку они производили больше света за потребляемую мощность. За ними последовали высокоинтенсивные разрядные лампы, а позже светодиоды, как по отдельности, так и в массивах. Водолазы, питаемые с поверхности, могли использовать питание от кабеля в шлангокабеле, но водолазам нужны фонари, которые не зависят от подключения к поверхности, чтобы наилучшим образом использовать их преимущество мобильности. Портативные источники питания прогрессировали от свинцово-кислотных батарей для перезаряжаемых фонарей и цинково-угольных батарей для одноразовых источников питания до щелочных батарей , никель-кадмиевых (NiCad), никель-металл-гидридных (NiMH) и совсем недавно перезаряжаемых литий-ионных батарей [6]
Водонепроницаемые шахтерские фонари оказались подходящими для средних глубин и были популярны для пещерного дайвинга. Для больших глубин самодельные, а позже и профессионально изготовленные канистровые фонари продолжили традицию мощного, но тяжелого и громоздкого источника питания, подключенного к легкой, удобной для переноски головке фонаря, которую можно было носить в руке или подвешивать на зажиме или на шее, когда для выполнения задачи требовались обе руки. Ручка Goodman была разработана, чтобы можно было носить головку фонаря на тыльной стороне руки, что освобождало пальцы для других задач. Позже это было преобразовано в перчатку Goodman, мягкую полуперчатку, которая поддерживает фонарь так же, как ручка Goodman. С 2000 года канистровые фонари с герметичными свинцово-кислотными аккумуляторами (12 В 7 Ач) были стандартными для основных пещерных фонарей, а HID также были популярны для спелеологии, поскольку они были более эффективными, используя меньшую мощность для эквивалентных люменов — 18-ваттный HID будет ярче и светить дольше, чем 50-ваттный галогенный фонарь. Недостатком HID было то, что его нельзя было выключить и тут же включить снова, и он был намного дороже. [6]
Наблюдалось непрерывное увеличение выходного люмена для источников света меньшей мощности и увеличение плотности мощности батарей. Ко второму десятилетию 21-го века компактные ручные фонари с выходным светом в несколько тысяч люменов были доступны в конфигурациях с широким и узким лучом, иногда в сочетании с красными светодиодами и последовательностями вспышек, похожими на стробоскопы. Эти фонари часто также подходят для использования в качестве видеосветильников и могут заменить стробоскопы для неподвижной фотографии по цене. Некоторые светодиодные фонари также доступны с ультрафиолетовым выходом для просмотра и фотографирования флуоресцентных организмов . [6]
С первых лет выпускались как узконаправленные прожекторы, так и широконаправленные прожекторы и их комбинации. Некоторые из световых головок имели отражатели, которые можно было скользить вдоль оси для фокусировки луча, но более поздние лампы просто обеспечивали отдельный набор светодиодов для узкого и широкого луча и переключались с одного на другой по мере необходимости. Переменная выходная мощность также распространена в этих лампах, и выбранная мощность обеспечивает низкую яркость для длительного времени горения или более высокую яркость и короткое горение. [6]
Ранний фонарь-канистра, приписываемый Фрэнку Марцу около 1965 года, использовал автомобильные фары с герметичным лучом. Более поздние пещерные фонари использовали головки ламп с пробирками. Они были изготовлены в коммерческих целях в начале 1970-х годов Ламаром Инглишем (English Engineering), а позже Марк Леонард выпустил ряд фонарей-канистр с круглыми и прямоугольными секциями из акрила и алюминия. Марк Леонард стал соучредителем Dive-Rite, а American Underwater Lighting переняла у English Engineering, Билл Гэвин модифицировал фонарь English с помощью быстроразъемных кабелей, которые AUL выпускала как Spectrum 1000 Extreme Exposure. К 2000 году в нескольких фонарях-канистрах использовались никель-кадмиевые батареи. [6]
Существует несколько вариантов типов головок/ламп:
Ксеноновые лампы (лампы накаливания) — излучают теплый естественный свет и, как правило, являются менее дорогими, однако обеспечивают меньшую яркость и имеют меньший срок службы батареи, чем светодиодные или газоразрядные лампы.
Светодиоды (LED) - очень долговечны, эффективны и мощны.
HID (высокоинтенсивный разряд) - чрезвычайно мощные и имеют почти белый луч. С другой стороны, HID очень хрупкие и довольно дорогие. [7]
Современный фонарь для дайвинга обычно имеет выходную мощность не менее 100 люмен . Яркие фонари для дайвинга имеют значения от 2500 люмен. Галогенные лампы обеспечивают такой свет при потребляемой мощности более 50 Вт. Высокоинтенсивные разрядные лампы (HID) [6] и светодиоды (LED) могут обеспечить аналогичную выходную мощность при меньшей мощности. [8]
_2,_readies_for_a_dive_into_the_Mississippi_river_in_support_of_ongoing_search_and_recovery_operations.jpg/1280px-thumbnail.jpg)
Источник света и блок питания находятся в одном корпусе, устойчивом к воде и давлению. Включение и выключение света осуществляется с помощью механизма, встроенного в корпус.
Фонари-контейнеры появились, когда размер батареи, необходимый для достаточного времени работы мощного фонаря, был слишком большим, чтобы его было удобно носить в руке водолаза. Обходным путем стало использование световой головки с источником света, которая была небольшой и достаточно легкой, чтобы ее можно было легко носить в руке или на голове, и обеспечивала питание через кабель от водонепроницаемого аккумуляторного контейнера, который носится на сбруе водолаза. Кабель также выполняет функцию привязи для световой головки и позволяет повесить ее на шею водолаза, чтобы освещать работу, где нужны обе руки. [6]
Фонари на голове используются дайверами, которым необходимо использовать обе руки для других целей. Это может быть подводная работа коммерческого дайвера или преодоление строгих ограничений для дайвера, занимающегося пещерами или затонувшими объектами. При использовании фонарей на голове существует больший риск ослепления других дайверов поблизости, поскольку фонари движутся вместе с головой дайвера, и такое расположение больше подходит для дайверов, которые работают или исследуют в одиночку. [ необходима цитата ] Крепления на шлеме распространены для коммерческой работы, которая часто контролируется видеокамерой замкнутого контура, устанавливаемой на шлем.
Для фонарей с креплением на голову используются как цельные фонари, предназначенные для ношения в руке, так и световые головки, питаемые от баллонов или кабелей, подведенных к поверхности. Также есть несколько цельных фонарей, специально предназначенных для крепления на голову, и полнолицевая маска от Ocean Reef со встроенным освещением. [9]
Налобные фонари для спелеологии иногда можно использовать в качестве фонарей для крепления на голове при погружениях в неглубокие пещеры, поскольку они водонепроницаемы, но, как правило, они не предназначены для использования под большим давлением. [ необходима цитата ]
Использование головного фонаря временно для выполнения задачи, требующей обеих рук, может помочь дайверу осветить задачу или следить за направляющим концом при проникновении. Фонарь может быть включен на время выполнения задачи, или основной фонарь может быть временно размещен на шлеме. Головной фонарь также немедленно доступен, если ручной основной фонарь вышел из строя, а основной резервный фонарь убран туда, где его трудно достать в это время. Головные фонари также вызывают более заметное обратное рассеивание, что снижает видимость в мутной воде. [10]
Если водолаз получает дыхательный газ с поверхности, удобно подавать питание на фонари с поверхности через тот же шлангокабель. Для этой цели обычно используется дополнительный кабель. Головка фонаря функционально такая же, как и у фонаря-канистрочки, и обычно устанавливается на шлеме, где ее можно назвать фонарем-шляпой.
Для корпусов используются несколько материалов. Литые пластмассы наиболее популярны для бюджетных и некоторых более мощных фонарей, производимых в больших количествах. Изделия малого объема и самодельные фонари обычно изготавливаются из алюминиевого сплава или высококачественных конструкционных пластиков, таких как ацеталь (Delrin), или иногда из нержавеющей стали, латуни или бронзы. Линзы (порты) обычно изготавливаются из высококачественного прозрачного пластика или закаленного стекла . Уплотнительные кольца являются стандартными для герметизации стыков и соединений, а также для герметизации проходов через водонепроницаемый корпус для переключателей управления. [ необходима цитата ]
В качестве источника питания обычно используются щелочные батареи , цинково-угольные батареи , никель-металл-гидридные батареи (NiMH) , литий-ионные батареи , свинцово-кислотные батареи [ 6] и поверхностное питание по кабелю. [11]
Напряжение зависит от требований конкретного источника света и обычно составляет от 1,2 В для одного элемента NiMH до 12 В для свинцово-кислотного аккумулятора. [6] Фонари для шлемов с поверхностным питанием могут использовать источники питания 24 или 36 В. [11] Высокое напряжение обычно не используется, за исключением конечной стадии цепи HID, по соображениям безопасности.
Для освещения, которое необходимо включать и выключать под водой, необходим выключатель, устойчивый к давлению и водонепроницаемый.
Технические дайверы часто используют ручку типа Goodman для переноски фонаря на тыльной стороне руки, чтобы можно было использовать руку, не роняя фонарь. [6] Этот тип ручки изначально был жестким и использовался для переноски головки фонаря с канистрой, но теперь также используется для небольших цельных фонарей. Производные используют эластичную резинку для удержания фонаря на месте или изготавливаются из мягкого материала и надеваются как перчатка. Их по-разному называют ручками для перчаток, перчатками Goodman, держателями фонарей без помощи рук или мягкими креплениями для рук. [12]
Узкий луч (прожектор) против широкого луча (прожектор), против фокусировки (с помощью регулируемой линзы или отражателя):
Угол луча выбирается в соответствии с условиями и действиями запланированного погружения. Спелеологи часто выбирают узколучевые фонари при погружениях в условиях хорошей видимости, поскольку они обеспечивают хорошее освещение на относительно больших расстояниях, что полезно при навигации в незнакомом пространстве, где фактически можно видеть довольно большое расстояние вперед. Некоторые считают, что в условиях плохой видимости или на небольшом расстоянии узкий луч бесполезен, а более широкий луч рассеивает свет на более полезную область. Другие считают, что в условиях плохой видимости широкий угол луча отвлекает, поскольку он имеет тенденцию отражать обратно слишком много света от плавающих частиц (обратное рассеивание). Для видеоосвещения обычно требуется более широкий луч, поскольку для хороших результатов необходимо учитывать угол обзора видеокамеры. В случае очень широкоугольного видео, такого как GoPro и подобные, необходим чрезвычайно широкоугольный луч.
Угол луча может быть от 8 до 10 градусов в крайних случаях или до 140° с простым плоским стеклянным портом. Еще более широкие углы возможны (более 180°) с куполообразным портом на светильнике или «пробирочным» светильником без отражателя. Светодиодные светильники обычно используют внутреннюю «линзу» для создания сфокусированного луча. Фактически это фокусирует луч за счет внутреннего отражения на параболической поверхности. Для различных углов луча для данного светодиода может быть доступно несколько вариантов линз, но большинство моделей светильников используют только тот, который выбран производителем.
Некоторые подводные светильники имеют фокусирующее устройство, с помощью которого можно регулировать угол луча. Это можно сделать двумя способами, в зависимости от базовой схемы излучения источника света. Светильники HID, которые обычно производят ненаправленный свет, обычно фокусируются отражателем, который можно скользить продольно по свету. Они создают луч с центральной яркой областью и диффузным общим освещением вокруг нее. Это хорошо для освещения комбинации ближних и дальних областей одновременно, но не хорошо для широкоугольного видео, так как горячая точка будет путать программное обеспечение автоматической экспозиции, и результатом обычно является передержка в горячей точке и недодержка вокруг нее. [13]
В других светильниках используется система линз, расположенная на передней части светильника, фокусировка которой может осуществляться путем осевого перемещения линзы, которая может иметь винтовую резьбу для точного управления.
Основной, резервный, видеосвет
Обычно мощный свет, подходящий для запланированной деятельности погружения, с достаточной мощностью и подходящим углом луча. Требуемый угол луча и световой поток зависят от целей погружения.
Резервные фонари носят с собой на случай, если основной фонарь выйдет из строя во время погружения. Это особенно важно при погружении в пещеры и проникновении в затонувшие объекты, где свет необходим для облегчения навигации из замкнутого пространства. Спелеологи обучаются носить три фонаря для дайвинга в результате анализа несчастных случаев Шека Эксли, опубликованного в 1977 году. [14] [15]
Видеосвет — это специальное приложение. Они, как правило, не важны для безопасности погружений, но требуются для видеокамеры, чтобы получить приемлемое качество изображения, либо для видеозаписи, либо для наблюдения за работой, проделанной водолазом, на поверхности. Современные подводные видеосветильники теперь относительно небольшие, имеют время работы 45–60 минут и выход 600–8000 люмен. Эти светодиодные фонари питаются от литий-ионных аккумуляторов и обычно имеют цветовую температуру 5600 К (дневной свет) . [16]
Могут быть ограничения на перевозку подводных фонарей и их батарей по воздуху из-за опасности возгорания, особенно с большими литиевыми батареями. В большинстве случаев батареи следует извлекать и хранить в электрически изолированных контейнерах или заклеивать их клеммы лентой, чтобы они не могли закоротить и перегреться. [17]
Тип одноразового подводного источника освещения, который был в ограниченном использовании в 1950-х годах, — это магниевый факел, пиротехническое устройство с использованием магниевого металла, которое можно было поджечь и которое горело под водой . Он излучал яркий белый круговой свет и после активации продолжал гореть до тех пор, пока не истощится. Они также производили большие объемы водорода , который мог быть опасен при смешивании с выдыхаемым газом, и вместе могли образовать взрывоопасную смесь, если их поместить в замкнутое пространство.
_2_from_Naval_Amphibious_Base_Little_Creek,_Va.,_prepares_to_leave_the_surface_on_a_salvage_dive.jpg/1280px-thumbnail.jpg)
_2_from_Naval_Amphibious_Base_Little_Creek,_Va.,_prepares_to_leave_the_surface_on_a_salvage_dive_in_the_Mississippi_Rive.jpg/1280px-thumbnail.jpg)
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite report}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite conference}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )