Подводный свет - Википедия - Dive light

Подводный свет
Gnj.org.pl 3.PNG
Пещерный дайвер с налобным фонарем
ИспользуетОбеспечение подводного света для безопасности, навигации, общения, облегчения работы или восстановления цвета

А свет для дайвинга это источник света, переносимый подводный дайвер для освещения подводной среды. Аквалангисты обычно несут автономные фонари, но водолазы с поверхностным подводом могут нести фонари с питанием от кабеля.

Фонарь для дайвинга обычно используется во время ночных погружений и погружений в пещеры, когда естественного света мало или его нет, но он также имеет полезную функцию в течение дня, так как вода сначала поглощает более длинные (красные) волны, а затем желтый и зеленый с увеличением глубины. . Используя искусственный свет, можно рассмотреть объект в полном цвете с большей глубины.

Необходимость

Вода ослабляет свет за счет поглощения, поэтому использование фонаря для дайвинга улучшит состояние дайвера. подводное зрение на глубине.[1] По мере увеличения глубины вода поглощает больше света. Поглощение цвета зависит от чистоты воды - чистая вода наиболее прозрачна для голубых частот, но примеси могут значительно ее уменьшить. Цветовое зрение также зависит от мутность и более крупные твердые частицы.[2]

История

Подводная электрическая лампа с отражателем и без него.

Ранние подводные фонари были фиксированными электрическими прожекторами или переносными лампами с сухими батареями для использования дайверами в стандартное платье для дайвинга.[3] Siebe Gorman & Company Ltd разработала модель переносного фонаря с параболической линзой, прикрепленного к водолазному корсету с помощью шаровой опоры и шарнира, позволяющего водолазу использовать обе руки во время работы.[3]

В 1906 г. вольфрам нить накала была введена и использовалась для производства от 200 до 3000 свеча лампы накаливания для дайвинга.[3] В 1919 году компания Siebe Gorman & Company представила ртутную ручную лампу мощностью 250 ватт, которая могла производить до 18 000 свечей.[3] Для погружений в мутной воде предпочтительным выбором стали ручные натриевые лампы мощностью 45 Вт.[3] Эти ранние источники света приходилось включать под водой, чтобы не треснуть нагретое стекло при попадании в холодную воду.[3]

Первый фонарь, доступный для ВМС США, имел мощность 150 свечей.[4] Первые испытания показали необходимость увеличить длину кабеля стандартного фонаря ВМС США со 125 футов до 250 футов в 1915 году, чтобы обеспечить большую дальность действия.[4] В Экспериментальное водолазное подразделение ВМС США продолжает оценивать подводные огни для влажных и сухих выход освещения, срок службы батареи, водонепроницаемость, а также максимальная рабочая глубина.[5]

Галогенные лампы вошли в употребление в последние десятилетия 20-го века, поскольку они производили больше света для используемой энергии. За ними последовали разряд высокой интенсивности лампы, а затем и светодиоды, как по отдельности, так и в массивах. Водолазы с поверхностным питанием могут использовать питание от кабеля в шлангокабеле, но ныряльщикам с аквалангом нужны фонари, которые не связаны с поверхностью, чтобы наилучшим образом использовать свое преимущество мобильности. Портативные источники питания произошли от свинцово-кислотные батареи для аккумуляторных фонарей и цинк-угольные батареи для одноразовых источников питания, для щелочные батареи, Никель-кадмиевый (NiCad), Никель-металлогидрид (NiMH) и совсем недавно перезаряжаемый литий-ионные батареи[6]

Было обнаружено, что водонепроницаемые фонари для шахтеров подходят для умеренных глубин и пользуются популярностью у любителей пещерного дайвинга. Для большей глубины самодельные, а позже и профессионально изготовленные канистровые фонари продолжили традицию мощного, но тяжелого и громоздкого источника питания, подключенного к легкому, легко переносимому фонарю, который можно носить в руке или подвешивать на зажиме или вокруг шеи, когда для выполнения задания требовались обе руки. Рукоятка Goodman была разработана для того, чтобы легкую головку можно было носить на тыльной стороне руки, что освободило пальцы для других задач. Позже это было преобразовано в перчатку Гудмана, мягкую частичную перчатку, которая поддерживает свет так же, как ручка Гудмана. С 2000 года канистровые светильники с герметичными свинцово-кислотными батареями (12 В, 7 Ач) были стандартными для первичных пещерных светильников, а HID также популярны для спелеологии, поскольку они были более эффективными, используя меньшую мощность для эквивалентных люменов - HID 18 Вт будет ярче и гореть. длиннее галогена 50 Вт. Недостатком HID было то, что его нельзя было выключить, а затем сразу снова включить, и он был намного дороже.[6]

Наблюдается постоянное увеличение светового потока для снижения мощности источников света и увеличения удельной мощности батарей. Ко второму десятилетию 21-го века компактные ручные фонари с выходной мощностью в несколько тысяч люмен были доступны в конфигурациях с широким и узким светом, иногда в сочетании, а иногда в сочетании с красными светодиодами и последовательностями мигания, аналогичными стробоскопам. Эти источники света часто также подходят для использования в качестве осветительных приборов для видео и могут заменить стробоскопы для фотосъемки за определенную плату. Некоторые светодиодные фонари также доступны с ультрафиолетовым излучением для просмотра и фотосъемки. флуоресцентные организмы.[6]

Как узконаправленные прожекторы, так и широколучевые прожекторы, а также их комбинации были доступны с первых лет. Некоторые из световых головок имели отражатели, которые можно было перемещать вдоль оси для фокусировки луча, но более современные светильники просто предоставляют отдельный набор светодиодов для узкого и широкого луча и переключаются с одного на другой по мере необходимости. Переменная выходная мощность также является обычным явлением для этих ламп, и выбранная мощность позволяет использовать низкую яркость в течение длительного времени горения или более высокую яркость и короткое горение.[6]

В одном из первых контейнерных фонарей, приписываемых Фрэнку Марцу около 1965 года, использовались автомобильные фары с герметичным лучом. Позднее в пещерных светильниках использовались световые головки из пробирок. Они были произведены коммерчески в начале 1970-х на Lamar English (English Engineering), а позже Марк Леонард произвел ряд баллонных фонарей с баллонами круглого и прямоугольного сечения из акрила и алюминия. Марк Леонард стал соучредителем компании Dive-Rite, и компания American Underwater Lighting сменила компанию English Engineering, Билл Гэвин модифицировал английский свет с помощью быстроразъемных кабелей, которые AUL произвела под названием Spectrum 1000 Extreme Exposure. К 2000 году никель-кадмиевые батареи использовались в нескольких канистрах.[6]

Современные источники

Когда дело касается типов головок / лампочек, есть несколько вариантов:

Ксенон (лампа накаливания) - излучает теплый естественный свет и, как правило, дешевле, однако обеспечивает меньшую яркость и меньшее время автономной работы, чем светодиодные или скрытые лампы.

LED (светоизлучающие диоды) - очень прочные, эффективные и мощные.

HID (разряд высокой интенсивности) - чрезвычайно мощные и имеют почти белый луч. С другой стороны, HID очень деликатны и довольно дороги.[7]

Современные фонари для дайвинга обычно имеют мощность не менее 100. люмен. Яркие огни для дайвинга имеют яркость около 2500 люмен. Галогенные лампы Обеспечьте этот свет с потребляемой мощностью более 50 Вт. Газоразрядные лампы высокой интенсивности (HID)[6] и Светодиоды (LED) может обеспечить аналогичный выход при меньшей мощности.[8]

Конфигурация

портативный светодиодный фонарь для дайвинга 1000 люмен
Галогенная канистровая лампа 50 Вт
Поверхностная световая головка и видеокамера закрытого типа, установленная на шлеме Kirby-Morgan 17.

Ручной (интегральный)

Источник света и блок питания размещены в одном корпусе, устойчивом к воздействию воды и давления. Свет включается и выключается механизмом, встроенным в корпус.

Канистра свет

Контейнерные фонари возникли, когда размер батареи, необходимый для достаточного времени работы мощного фонаря, был слишком большим, чтобы его можно было удобно носить в руке дайвера. Обходной путь заключался в использовании осветительной головки с источником света, который является небольшим и достаточно легким, чтобы его можно было легко носить в руке или на креплении на голову, и обеспечивать питание через кабель от водонепроницаемого аккумуляторного контейнера, который переносится. привязь водолаза.[6]

Крепление на голову

Фонари с креплением на голову используются дайверами, которым необходимо использовать обе руки для других целей. Это может быть подводная работа, выполняемая коммерческим дайвером, или преодоление жестких ограничений для дайвера в пещере или затонувшего судна. С головным креплением повышается риск ослепления окружающих дайверов, поскольку свет движется вместе с головой дайвера, и такое расположение больше подходит для дайверов, которые работают или исследуют в одиночку.[нужна цитата ] Крепления для шлема широко используются для коммерческих работ, которые часто контролируются видеокамерой с замкнутым контуром для крепления на шлем.

Для налобных фонарей используются как цельные фонари, предназначенные для переносного использования, так и осветительные головки, питаемые от канистр или проводов, подводимых к поверхности. Также есть несколько цельных фонарей, специально предназначенных для крепления на голову, и полнолицевая маска Ocean Reef со встроенным освещением.[9]

Налобные фонари для пещер иногда можно использовать в качестве налобных фонарей для погружений в неглубокие пещеры, поскольку они водонепроницаемы, но, как правило, они не предназначены для использования под большим давлением.[нужна цитата ]

Поставляемая поверхность

Если водолаз снабжен газом для дыхания с поверхности, удобно подавать питание на огни с поверхности через тот же шлангокабель. Для этой цели обычно используется дополнительный кабель. Световая головка функционально такая же, как и баллонная лампа, и обычно устанавливается на шлем.

Строительство

Корпуса

Для изготовления корпусов используется несколько материалов. Литье под давлением пластмассы наиболее популярны для бюджетных ламп, а некоторые из более мощных источников света производятся в больших количествах. Мелкосерийные изделия и домашние светильники, как правило, изготавливаются из алюминиевого сплава или высококачественных конструкционных пластиков, таких как ацеталь (Делрин), иногда из нержавеющей стали, латуни или бронзы. Линзы (порты) обычно изготавливаются из высококачественного прозрачного пластика или закаленное стекло. Уплотнительные кольца круглого сечения являются стандартными для герметизации стыков и соединений, а также для герметизации проходов через водонепроницаемый корпус для управления переключателями.[нужна цитата ]

Источник питания

Щелочные батареи, угольно-цинковые батареи, Никель-металлогидридные батареи (NiMH), литий-ионные батареи, свинцово-кислотные батареи,[6] и поверхностное питание по кабелю обычно используются в качестве источника питания.[10]

Напряжение зависит от требований конкретного источника света и обычно колеблется от 1,2 В для одиночного NiMH элемента до 12 В для свинцово-кислотного аккумулятора.[6] Фонари для каски с поверхностным питанием могут использовать источники питания 24 или 36 В.[10] Высокое напряжение обычно не используется, за исключением последней стадии HID-цепи, по соображениям безопасности.

Переключение

Для освещения, которое необходимо включать или выключать под водой, требуется выключатель, который не подвержен давлению и является водонепроницаемым.

  • Преимущество магнитных переключателей заключается в том, что они работают через корпус, не требуя проникновения, но могут повлиять на компас, на который можно положиться при навигации. Магнит удерживается во внешнем слайдере или лицевой панели и может заржаветь под воздействием воды.
  • Тумблеры с резиновыми накладками, которые полностью перекрывают тумблер и уплотнение корпуса, используются как для серийного, так и для нестандартного освещения.
  • Также используются внешние рычаги, управляющие внутренними переключателями через вращающийся вал, уплотненный уплотнительными кольцами.
  • Можно использовать кнопки, но они должны быть достаточно подпружиненными, чтобы компенсировать внешнее давление. Обычно это делается с помощью толкателя малого диаметра с уплотнительными кольцами и пружины средней прочности. Снаружи для комфорта использована широкая шляпка гриба.
  • Крышки на винтах - обычное дело. Это почти всегда крышка, которую снимают для замены батарей, поэтому она в любом случае должна быть съемной и хорошо закрытой. Этот конец света дополнительно прикручивается к корпусу, чтобы обеспечить контакт между батареей и контактом. Уплотнительные кольца цилиндрического уплотнения используются для предотвращения утечки, позволяя крышке перемещаться в осевом направлении для замыкания контакта. Двойные уплотнительные кольца более надежны, как если бы первое протекало, второе - резервное.[нужна цитата ] Этот тип переключателя лучше всего использовать как можно реже под водой, и его часто не очень удобно использовать, поскольку он относительно жесткий, иногда для работы требуются обе руки.

Аксессуары

Технические дайверы часто используют рукоятку типа Гудмана для ношения фонаря на тыльной стороне руки, поэтому рукой можно пользоваться, не роняя фонарь.[6] Этот тип ручки изначально был жестким и использовался для переноски баллонной осветительной головки, но теперь также используется для небольших цельных фонарей. Производные используют эластичную тесьму, чтобы удерживать свет на месте, или сделаны из мягкого материала и носятся как перчатка. Их по-разному называют ручками для перчаток, перчатками Goodman, держателями для освещения без помощи рук или мягкими держателями для рук.[11]

  • Небольшой фонарь для дайвинга на мягкой ручке типа Гудмана, вид сбоку

  • Небольшой фонарь для дайвинга на мягкой ручке типа Гудмана, вид спереди

  • Небольшой фонарь для дайвинга на мягкой ручке типа Гудмана, вид сбоку, показывает использование ручки

  • Простое крепление на банджи для руки

Угол луча

Узкий луч (прожектор) против широкого луча (прожектор) против фокусировки (с помощью регулируемого объектива или отражателя):

Фонарь для дайвинга с разными отражателями и коллиматором для LED XHP70.2

Угол луча выбирается с учетом условий и активности планируемого погружения. Пещерные дайверы часто выбирают узконаправленные фонари при погружении в условиях хорошей видимости, поскольку они обеспечивают хорошее освещение на относительно больших расстояниях, что полезно при навигации в незнакомом месте, где на самом деле можно видеть довольно большое расстояние впереди. Некоторые считают, что при плохой видимости или на близком расстоянии от узкого луча мало пользы, а более широкий луч распространяет свет на более полезную область. Другие считают, что в условиях плохой видимости широкий угол луча отвлекает, поскольку он имеет тенденцию отражать много света от плавающих частиц (обратное рассеяние). Для видеосвещения обычно требуется более широкий луч, поскольку для получения хороших результатов необходимо учитывать угол обзора видеокамеры. В случае очень широкоугольного видео, такого как GoPro и т.п., необходим чрезвычайно широкоугольный луч.

Угол луча может составлять от 8 до 10 градусов в крайних случаях или до 140 ° с плоским стеклянным портом. Возможны даже более широкие углы (более 180 °) с куполообразным отверстием на светильник или светильник «пробирка» без отражателя. Светодиодные фонари обычно используют внутреннюю «линзу» для получения сфокусированного луча. Это фактически фокусирует луч за счет внутреннего отражения на параболической поверхности. Для разных углов луча для данного светодиода может быть доступно несколько вариантов линз, но в большинстве моделей света используется только тот, который выбран производителем.

Некоторые подводные фонари имеют средство фокусировки, с помощью которого можно регулировать угол луча. Это можно сделать двумя способами, в зависимости от основной диаграммы излучения источника света. HID-огни, которые обычно излучают ненаправленный свет, обычно фокусируются рефлектором, который можно перемещать в продольном направлении по свету. Они создают луч с центральной яркой областью и рассеянным общим освещением вокруг нее. Это хорошо для одновременного освещения комбинации ближних и дальних областей, но не подходит для широкоугольного видео, так как горячая точка запутает программное обеспечение автоматической экспозиции, и в результате обычно возникает передержка в горячей точке и недодержка вокруг нее. .[12]

В других источниках света используется система линз над передней частью источника света, которая может быть сфокусирована посредством осевого движения линзы, которая может быть на винтовой резьбе для точного управления.

  • Сравнение угла луча двух фонарей для дайвинга с одним и тем же светодиодом; с линзой слева и без линзы справа

  • Сравнение двух фонарей для дайвинга с одним и тем же светодиодом; с линзой слева и без линзы справа

  • Два фонаря для дайвинга с одинаковым светодиодом; с верхним стеклом и без нижнего. Оба включаются поворотом задней крышки по часовой стрелке для замыкания внутреннего контакта.

Функция

Основной, резервный, видео свет

Начальный

Обычно это мощный свет, соответствующий запланированной активности во время погружения, с достаточной мощностью и подходящим углом луча. Угол луча и требуемый световой поток зависят от целей погружения.

Резервный

Запасные фонари носят с собой на случай, если основной свет выйдет из строя во время погружения. Это особенно важно при погружении с погружением в пещеры и затонувшие корабли, когда свет необходим для облегчения навигации из замкнутого пространства. Спелеологи обучены носить с собой три фонаря для дайвинга в результате анализа несчастных случаев, проведенного Шек Эксли опубликовано в 1977 г.[13][14]

Видео огни

Видеолампы - это особое приложение. Как правило, они не важны для безопасности погружений, но необходимы для того, чтобы видеокамера могла получить приемлемое качество изображения, либо для видеозаписи, либо для надводной группы для наблюдения за работой, выполняемой дайвером. Современные подводные видеолампы теперь относительно невелики, их время работы составляет 45–60 минут, а яркость составляет 600–8000 люмен. Эти светодиодные фонари питаются от Литий-ионные аккумуляторы и обычно имеют 5600K (дневной свет) цветовая температура.[15]

Галерея подводных фонарей (временно)

  • Surface поставил световую головку и замкнутую видеокамеру на шлеме Kirby-Morgan 17.

  • Surface поставил световую головку и замкнутую видеокамеру на шлеме Kirby-Morgan 57.

  • Surface поставил световую головку и замкнутую видеокамеру на шлеме Kirby-Morgan 17.

  • Surface поставил световую головку и замкнутую видеокамеру на шлеме Kirby-Morgan 17.

  • Surface поставил световую головку и замкнутую видеокамеру на шлеме Kirby-Morgan 17.

  • Вид сбоку на спелеологический налобный фонарь и небольшие цельные фонари, прикрепленные к спелеологическому шлему для неглубоких пещерных погружений.

  • Вид спереди на спелеологический налобный фонарь и небольшие цельные фонари, прикрепленные к спелеологическому шлему для неглубоких пещерных погружений.

  • Желтый аккумуляторный отсек для налобного фонаря, который крепится на задней стороне ремня безопасности.

  • Пещерные дайверы с налобными фонарями.

  • Дайверы с канистрами с ручками Goodman

  • Фонарь для дайвинга прикреплен к ручке шлема

Рекомендации

  1. ^ Адольфсон Дж; Берхаге, Т. (1974). Восприятие и производительность под водой. Джон Вили и сыновья. ISBN  0-471-00900-8.
  2. ^ Лурия С.М., Кинни Дж. А. (март 1970 г.). «Подводное зрение». Наука. 167 (3924): 1454–61. Дои:10.1126 / science.167.3924.1454. PMID  5415277. Получено 2013-04-19.
  3. ^ а б c d е ж Дэвис, Роберт Х (1955). Глубоководные погружения и подводные операции (6-е изд.). Толворт, Сурбитон, Суррей: Siebe Gorman & Company Ltd.
  4. ^ а б Стиллсон, GD (1915). «Отчет в глубоких погружениях». Бюро строительства и ремонта США, Военно-морское управление. Технический отчет. Получено 2013-04-19.
  5. ^ Радецки, Р; Аткинсон, Ф (1974). «Оценка ручных подводных фонарей для дайверов Fara-Lite, Allan Light и Margolis Light». Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США. НЭДУ-15-74. Получено 2013-04-19.
  6. ^ а б c d е ж грамм час я j Линдблом, Стив (2000). Divelight Companion. Warner NH: Airspeed Press. ISBN  0-9678873-1-3.
  7. ^ «Да будет свет: как выбрать огни для дайвинга». Dip 'N Dive. 2018-05-07. Получено 2019-11-21.
  8. ^ «Твердотельное освещение: сравнение светодиодов с традиционными источниками света». eere.energy.gov. Архивировано из оригинал 5 мая 2009 г.
  9. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2013-06-01. Получено 2013-07-26.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  10. ^ а б «Спецификация светодиодных фонарей для шлема Hytech» (PDF). Получено 26 июля 2013.[постоянная мертвая ссылка ]
  11. ^ «Перчатки, ручки и держатели для фонарей Goodman». aqualumo.com.au. Получено 30 июля 2020.
  12. ^ Сивьеро, Дэмиен. "Подводный видео свет 101". uwlightdude.com. Получено 26 августа 2015.
  13. ^ Шек Эксли (1977). Базовый пещерный дайвинг: план выживания. Секция пещерного дайвинга Национального спелеологического общества. ISBN  99946-633-7-2.
  14. ^ Bozanic, JE (1997). «Стандарты AAUS для научных водолазных работ в пещерах и пещерах: предложение». В: С.Ф. Нортон (ред.). Дайвинг ради науки ... 1997. Труды Американской академии подводных наук (17-й ежегодный научный симпозиум по дайвингу). Получено 2013-04-17.
  15. ^ Китчел, Дениз. «Выбор системы освещения для подводной фотографии». opticocean.blogspot.com. Получено 26 августа 2015.

внешняя ссылка