> Техника, страница 88 > Фара

Фара

Фара, прожектор с небольшими размерами оптической системы, предназначающийся для освещения пути у всякого транспортного механизма: автомобиля, трактора, автодрезины_гпаровоза, вагона, самолета и т. д. Каждый современный автомобиль имеет следующие осветительные приборы. 1) Две Ф., расположенные по бокам автомобиля, предназначаются для дальнего и ближнего освещения, то есть для получения: а) луча с небольшим углом рассеяния для освещения пути на большом расстоянии при езде за городом и б) луча с большим углом рассеяния для освещения на небольшом расстоянии при езде по городу (иногда для ближнего освещения устанавливаются подфарники). 2) Одна небольшая Ф., расположенная между первыми двумя, служит для ближнего освещения в туман и является вспомогательной; свет от нее направляется круто вниз перед автомобилем, что уменьшает ослепление шофера отраженной частицами тумана блескостью, создаваемой основными двумя Ф.

3) Ф.—искатель (прожектор) с узким мощным лучом, устанавливаемая возле шофера и легко поворачиваемая во все стороны, предназначается для освещения пути на крутых поворотах при езде за городом. Как всякий прожектор (смотрите), фара состоит в основном из источника света и оптической системы и из корпуса, в котором устанавливаются источник света и оптика.

Источники света. В качестве источника света в Ф. автомобильных и тракторных применяются главным образом низковольтные электрические лампы накаливания и иногда ацетилен. В таблице приведены сведения о мощностях, световых" данных и лр. ламп накаливания, применяемых в автомобильных фарах. Тело накала у ламп в большинстве стран делается в виде двух нитей, из которых одна располагается в фокусе отражателя фары и дает луч дальнего освещения, другая же—вне фокуса и дает луч ближнего освещения. Нить накала, расположенная в фокусе отражателя, включается при езде за городом и при больших скоростях, когда необходимо осветить путь перед автомобилем на большое расстояние, а нить накала, расположенная вне фокуса, зажигается при езде по городу при уличном

Характеристики электрических ламп для автомобильных Ф. в разных странах.

-№	Характеристики ламп	СССР	США	Англия	Германия	Япония
1	Число нитей накала	1 И 2	2	1 И 2	1 и 2	2
2	Напряжение в сети в V..	6—8	со I (£>	6—7 12—14	6—8 12—16	} 6—8
3	Мощность в W.	17	17	21	20—35	17
4	Ср. сфер, сила света
	в св..	21	21	—.	21,25	21
					(35,50 НК)
5	Диам. колбы в миллиметров.	32	31,6	40 и 52	35 и 15	35
6	Длина лампы в миллиметров.	56	59	60, 66 и 75	62 и 72	59
7	Высота светового
	центра в миллиметров.	32 и 31	31,6	макс. 30	26 и 31	31,6
				мин. 25	25 и 30
«	Цоколь.	Сван ма-	Сван	Сван	Сван	Сван
		лый 1 и 2	малый		малый	малый
		контакта			и Бош
9	Срок службы в часах	100	—	—	—

освещении и при сравнительно малых скоростях движения. Освещение ближнего действия дает бблыную обеспеченность защиты от ослепления. На фигуре 1—4 приведены типы совре-

Фигура 1.

Фигура 2.

Фигура з.

Фигура 4.

менных автомобильных ламп (фигура 1—автолампа Филипс: 6—8 V и 12—16 V, 21, 25, 32 и 50 НК. с одной нитью накала; фигура 2—дубло Филипс: 6—8 V и 12—16 V, 21, 25, 32 и 50 НК, 0 40 миллиметров, с двумя нитями накала а и b одинаковой силы света; фигура 3—американская: 6—8 V, 21 среди, сферич. св., 0 35 миллиметров, с .двумя нитями накала; фигура 4—для цейссов-

Фигура 5.

ских фар с зеркальным кольцом на колбе и содной нитью). Форма нити у них делается либо V-образная либо линейная.

Оптическая система. Большинство современных фар имеет в качестве оптической системы параболический короткофокусный отражатель: стеклянный (посеребренный) или металлический (никелированный или хромированный). В некоторых странах применяются отражатели эллиптической формы в комбинации со сферическим отражателем и с линзой (системы Ryland’a) или манженовский отражатель с особой отражающей поверхностью для создания луча ближнего действия и ряд других систем, которые однако не нашли себе широкого применения, поэтому .в дальнейшем описываются подробнее свойства параболич. отражателей, применяемых обычно в Ф. Об основных характеристиках параболич. отражателей сантиметров -Прожектор, здесь же излагаются только те особенности таких отражателей, которые вытекают из спе-цифич. требований, предъявляемых к ним Ф.: угол рассеяния и зависимость его от формы нити накала и ее расположения по отношению к фокусу отражателя. Характерной особенностью оптич. системы современных Ф. яв-болынинства их фокуси-

ляется отсутствие у рующего приспособления для установки светового центра лампы в фокусе отражателя. Поэтому оптич. система подсчитывается с таким расчетом, чтобы при принятых допусках для ламп и для самого отражателя, а равно для всего взаимного расположения отражателя и лампы с ом выдержать те углы рассеяния в луче Ф., которые предписываются теми или иными

Фигура 6.

требованиями автомобильного освещения. Вот почему изучение строения светового луча, отра-женногоот оптич.системы,изменения углов рассеяния в зависимости от того или иного расположения по отношению к фокусу тела накала нити, его формы и размеров имеет в Ф. существенное значение, так как в них не представляется возможным регулировать форму луча путем фокусировки лампы, как в обыкновенных прожекторах. Если тело накала лампы принять за точечный источник света, расположенный на оси параболического отражателя, то при

Фигура 7.

расположении его в фокусе отражателя мы будем иметь пучок отраженных лучей, параллельных главной оптич. оси. Пои расположении точечного источника света Р между фокусом и вершиной отражателя (фигура 5 и 6) отраженные лучи будут расходиться, причем можно увидеть, что при увеличении угла Θ от нуля

••сначала значение угла рассеяния а увеличивается, доходя до максимального значения при некотором угле в_т, а затем уменьшается с увеличением угла Θ, и все лучи кажутся как бы исходящими из мнимого изображения источника света, расположенного позади отражателя в точке О. Если источник света Р распо--ложен впереди фокуса (фигура 7 и 8), то угол рассеяния а будет иметь максимальное значение при некотором значении угла в_т, и все отраженные лучи будут давать максимальный угол рассеяния в точке О на некотором расстоянии

Фигура s.

впереди отражателя, причем конус лучей с максимальным рассеянием будет иметь вершину в точке О, т. о. пучок отраженных лучей будет создавать на нек-ром расстоянии от отражателя нек-рое еяеатие (талию). Угол рас-•сеяния для любого положения точечного источника света, расположенного между фокусом и выражения (фигура 5):

tga =

где радиус-вектор

sin0

С ’

V--COS0

о

-откуда

.или

tga=-

2

1 + COS0 ’

sine

(1)	с Гл. опт. ось F ^
	конической и,ци- SN4	0

•if

Ь (l + cos0)

-cose

a=arc tg -

sine

if

-- (2)

b(l-bcose) ^cos°

Для источника света, расположенного впереди •фокуса (фигура 7), Ь будет отрицательным, и поэтому мы будем иметь угол β отрицательным. Расстояние между фокусом У и О определяется из соотношения

	OF с
	с ~b’
откуда	OF=y=%;
так как	с- 2/, 1-г COS 8
то	vb - 4/2 у (l + cos0)2 ’
или	4/2
	^ b(l + COS0)2

(3)

При линейном источнике света, расположенном на главной оптич. оси отражателя так, что он не включает фокус, ур-ие (2) дает рассеяние результирующего луча Ф. при условии, если b будет представлять собою расстояние от фокуса до дальнейшего конца нити. Если же нить расположена так, что часть ее b_г находится между фокусом и отражателем, а часть Ь₂впереди фокуса, то угол рассеяния луча будет зависеть от того, что больше—2 а_тах или

2 β_ηαχ. Минимальный угол рассеяния луча при линейном источнике света, расположенном на главной оптич. оси, равен

^{2 а}тгп~ 37,2 * градусов,

(4)

где I—длина нити накала, f—фокусное расстояние.

Когда мы имеем точечный источник света, расположенный вне главной оптич.-оси (фигура 9), то тогда (при s[2=S)

sin (8 + v>)

tga :

α=агс tg

sa+^0r^cosce+v)

sin(e + v)

-COS(0 + y)

(5)

S(l + cos0)

При источниках света кольцевом или в виде прямой нити, расположенных под прямым углом к главной оптической оси, минимальный угол рассеяния будет равен

2 о-тгп=57,3 η градусов (j < 0,7), (6)

где I—длина нити накала или ее диаметр при кольцевом источнике света, f—фокусное расстояние. При источнике света с V-образной

Фиг. линдрич. нитями накала углы рассеяния определяются из уравнений (2) и (5), причем для определения угла рассеяния, получаемого от V-образной нити накала, вычисляют угол рассеяния от вершины конуса, как для точечного источника света, расположенного на главной оптической оси, а затем от основания, как от точечного источника света, расположенного вне главной оптической оси, и берут максимальное значение из двух полученных. При цилиндрич. форме нити определяют угол рассеяния для кольца с каждой стороны цилиндра и берут только бблыпие из двух значений, полученных для каждого положения. Если смещать нить лампы в ту или другую сторону от фокуса, то можно достигнуть такого положения, при котором сила света вдоль оси луча уменьшится настолько, что заменится черным пятном, то есть при освещении экрана в середине последнего будет черное пятно. Из ур-ий (2) и (3) можно найти, при заданном расстоянии любой точки b на нити накала по отношению к фокусу, расстояние у до места пересечения с отраженным под углом а или β лучом главной оптич. оси и этим самым определить местоположение черного пятна. Конечно это можно произвести и путем графич. построений, но это дает большие погрешности. Из построений или расчетов молено видеть, что черное пятно существует только тогда, когда нить не захватывает фокуса. Если источник света охватывает фокус, черное пятно не образуется. Пользуясь приведенными выше ур-иями, можно при заданных минимальных углах рассеяния и фокусном расстоянии определить, каковы должны быть размеры нити накала и допуски в ее длине для того, чтобы можно было избежать появления черного пятна в луче фары на определенном расстоянии.

Рассеиватели. По современным правилам автомобильного освещения требуются строго определенные углы рассеяния как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, причем в той и другой обычно разные. Для выполнения этого требования в автомобильных итракторных Ф. применяются т. н. рассеиватели. Они представляют диоптрическую систему (см.Прожектор), примененную вместо переднего защитного стекла и рассчитанную т. о., чтобы она перераспределяла световой поток Ф., давая лучу нужные углы рассеяния (фигура 10 и 11). Иногда для этой цели применяют матовые колбы у ламп или делают частичное изменение формы отражателя для требующегося изменения формы луча Ф.

В отношении конструкции подавляющее большинство современных Ф. имеет в качестве оптич. системы параболич. короткофокусный отражатель стеклянный (посеребренный) или металлический (хромированный) диам. от 20 до 25 см, а в качестве источника света электрич. лампу накаливания с V-об-разной, иногда линейной формой нити. Широко применяются лампы с двумя нитями накала. Фокусирующее приспособление в Ф. нигде не допускается и устанавливаются только строгие допуски в отношении размеров нити накала и расположения светового центра. Для получения нужного угла рассеяния в горизонтальной плоскости и уменьшения угла рассеяния в вертикальной плоскости (для уменьшения ослепления) применяют различных видов рассеиватели. В частности рассеиватели на фордовских фарах в этом отношении дают удовлетворительные результаты. Применяемые в СССР автомобильные фары с наружным диаметром в 229 миллиметров и глубиной в 103 миллиметров имеют корпус из железа, покрытый снаружи и внутри черным лаком либо никелированный с последующим хромированием. Отражатель делается железный хромированный параболич. формы. Электрич. лампы применяются с цоколем «Сван малый»: либо одна с двумя нитями накала либо две—одна, расположенная в фокусе для дальнего освещения, а другая, расположенная вне фокуса для ближнего освещения. Для установки лампы в фокусе временно применяется фокусирующее приспособление, к-рое с установлением жестких допусков для лампы и отражателя должен быть уничтожено. Вместо переднего защитного стекла установлен рассеиватель, к-рый должен для дальнего освещения давать рассеяние в горизонтальной плоскости не менее 6°, а в вертикальной не более 4° ιί для ближнего освещения в горизонтальной плоскости не менее 12°, а в вертикальной не более 4°. Сила света Ф. должна давать освещенность при луче дальнего освещения не менее 1 1х на расстоянии 100 метров в вертикальной плоскости и при луче ближнего освещения не менее 5 1х на расстоянии 25 метров тоже в вертикальной плоскости на уровне земли. Во избежание опасности ослепления от блескости не разрешается иметь яркость от Ф. более 2 стильбов в пространстве выше горизонтальной плоскости, проходящей на высоте 1,4 метров над уровнем земли при ближнем освещении. Изготовляемые у нас тракторные Ф. имеют наружный диам. 192 миллиметров г глубину 98 миллиметров. Отражатель .железный хромированный, параболический. Электрич. лампа с одной нитью накала и с цоколем «Сван малый». Рассеиватель иной формы, нежели у автомобильной Ф. Эти Ф. могут быть применены и в качестве Ф. для ближнего освещения в туман. На фигуре 12 изображена Ф.-искатель, изготавливаемая в Германии фирмой К. Цейсс в Иене. Эта Ф. имеет параболический стеклянный отражатель с диам. 80 миллиметров.

БлескостьФ. и борьба сней. Одним из самых неприятных и опасных свойств Ф. является ослепление, создаваемое ее лучом при попадании его в поле зрения наблюдателя. Стремление получить от Ф. луч с максимальной силой света, дабы иметь возможность освещать путь перед автомобилем на большое расстояние, что необходимо при больших скоростях движения, вызывает значительное увеличение блескости, а тем самым и опасность ослепления. Опыты Холлидея показали, что при предельной освещенности в глазу Е=0,225-р0,6 1х и при величине угла Θ между горизонтальной линией и линией, соединяющей глаз с источником света, величина разницы яркостей δΒ, которая м. б. ощутима при яркости поля адаптации В. увеличивается благодаря слепящему действию источника света на такую величину, которая получится при яркости поля адаптации

В_х=В + 9,2 ~ стильбам. (7)

Есть предположения, что опыты Холлидея соответствуют условиям которые имеют место в автомобильных Ф. Фон в этом случае практически черный, и эффект предполагается такой же, как и при величине дВ, равной той, которая будет, если слепящий источник отсутствует и яркость поля адаптации (фона) равйа Е

В_г=9,2 gj стильбам.

Наблюдения показывают, что при встрече двух автомобилей в то время, когда освещенность в глазу шофера по мере приближения друг к другу увеличивается в 10 раз, видимость увеличивается всего только на 50%. Это является результатом слепящего действия встречной Ф., понижающим функции зрения, из которых более всех повидимому на это реагирует контрастная чувствительность, тогда как другие функции, как-то: быстрота различения, острота зрения и тому подобное., реагируют на это в мень

Фигура ю.

шей степени. Все современные правила автомобильного освещения обращают большое внимание на борьбу о блескостью, создаваемой Ф. В настоящее время за границей имеется целый ряд приспособлений у Ф. для защиты от бле-скости. В общем все приспособления сводятся к тому, чтобы при встрече с автомобилем или другим каким-либо движущимся предметом уменьшать яркость Ф. в поле зрения встречного наблюдателя и тем избавлять его от ослепления. Для этого существует ряд приемов. 1) Затемнен ге, то есть уменьшение силы света в луче Ф. всякий раз при встрече путем включения последовательно сопротивления в цепь электрич. ламп или даже полного выключения света Ф. Этот способ не рекомендуется, т. к. получающаяся при этом темнота бывает настолько низка, что шофер ничего не видит вследствие того, что его зрение перед этим было адаптировано на бблылую Яркость, что конечно м. б. опасным. 2) Опускание луча с полной силой света. Обычно при встрече луч Ф. опускается вниз настолько, чтобы верхний его край был не более чем на 2° выше горизонта. Это осуществляется либо применением ламп с двумя’ нитями либо непосредственным наклоном самих Ф. Первый способ наиболее распространен. 3) Опускание луча с частичным затемнением. Для этого применяются специальные затзмнители, надвигающиеся на лампу либо в виде колпачка с прорезами для иропускапия только части светового потока в лампе либо в виде цилиндра из желтого стекла с призматическими кольцами на наружной поверхности (фирма

K. Цейсе"). Последний прибор при помощи приспособления, снабженного электромагнитом, надвигается на лампу простым нажатием кнопки. Желтое стекло применяется для того, чтобы во время тумана получать лучшее освещение. Специальные призматические кольца направляют луч фары вниз.

Описанные выше Ф. применяют не только на автомобилях, но также и на других транспортных механизмах, изменяя лишь в том или ином отношении некоторые детали конструкции и размеры: способ крепления, диаметр отражателя, форму рассеивателя иди переднего защитного стекла, мощность и напряжение лампы и т. д. В основном как конструкция, так и оптич. световые элементы у всех Ф. остаются одинаковыми.

Лит.: Jolley L. В., The Automobile Headlight a. Its Standartization Chiefly with Reference to the Linear Filament, «Proceedings International Congress on Illumination», N. Y·, 1928; К jde I. a. Doris E. I a-t e s, The Divergence of Beams from Parabolic Reflectors, ibid.; Bossu P., Considerations g£n£rales sur les projecteurs d’automobiles, ibid.; JolleyL., Wa 1-d r a m J„ Wilson E., The Theory a. Design of Illuminating, «Engineering Equipment», L., 1930; Bloch

L., Die neuen deutschen Vorschriften f. Kraftfahrzeugbe-

leuchtung, «Licht u. Lampe», B., 1931, H. 21, p. 1042— 1046; Bloch L. Verordnung fiber Kraftfahrzeugverkehr vom 15 Juli 1930, ibid., 1931, H. 18, p. 915; Calvert E., Motor-Car Headlights, «The Illuminating Engineer», L., 1932, v. 24, p. 32—37; Born F., Neue Wege in der Kraftwagenbeleuchtung, «Die Lichttechnik», W., 1928, H. 8, p. 77—80; R 6 d i g e r W., Die Elektroteehnik auf der Internationalen Automobilausstellung, «ΕΤΖ», 1931, H. 16, p. 497; Born F., Die Kraftwagenbeleuchtung in Europa u. Amerika, «Licht u. Lampe», B., 1929, H. 3, ip. 99; Dickinson H. a. Allen II., Automotive Headlichting Bequirements from the Driver’s Point of Yiew, «Transactions of the Illuminating Engineering So-•Ciety», N. Y., 1929, v. 24, p. 15—39. Б. Луговсной.