Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Вопросы повышения безопасности плавания и анализ современного состояния светосигнальных систем в различных отраслях транспорта . 9
1.1, Анализ аварийных ситуаций на водном транспорте . 12
1.2. Анализ современного состояния светосигнальных приборов в различных отраслях транспорта. 18
Глава 2. Обоснование использования в светосигнальных системах водных путей высокоэффективных источников света и выбор схемы электропитания светосигнального устройства. 45
2.1. Выбор наиболее эффективного источника света и анализ источников питания, используемых в светосигнальных системах водного транспорта. 45
2.2. Импульсные стабилизаторы напряжения для систем электроснабжения навигационного ограждения. 48
2.3. Автономные инверторы для питания металлогалогенных ламп светосигнальных систем. 53
2.4. Источники бесперебойного электроснабжения светосигнальных устройств внутренних водных путей, 60
Глава 3. Разработка и обоснование математической модели светосигнального устройства. 65
Глава 4. Разработка физической модели светосигнального устройства 82
4.1. Анализ оптических систем световых приборов . 82
4.1.1. Отражающие системы. 83
4.1.2. Преломляющие системы. 84
4.1.3. Комбинированные системы. 85
4.2.Корпуса световых приборов. 86
4.3. Конструктивные узлы, обеспечивающие защиту световых приборов от воздействия окружающей среды . 87
4.4. Световая часть навигационных светосигнальных приборов. 88
4.5. Выбор оптической системы и основных элементов корпуса светосигнального устройства. 97
4.6. Расчёт силы света и дальности видимости огня светосигнального устройства. 102 CLASS Глава 5. Экспериментальное исследование опытного образца светосигнального устройства . 105 CLASS
5.1. Планирование эксперимента. 106
5.2. Расчёт необходимого числа опытов. 109
5.3. Результаты опытных исследований. 110
5.4. Обработка результатов исследований. 114 Основные выводы и результаты работы
- Анализ аварийных ситуаций на водном транспорте
- Выбор наиболее эффективного источника света и анализ источников питания, используемых в светосигнальных системах водного транспорта.
- Анализ оптических систем световых приборов
- Конструктивные узлы, обеспечивающие защиту световых приборов от воздействия окружающей среды
Введение к работе
Указом Президента Российской Федерации №881 от 14 августа 1997 года о мерах по обеспечению устойчивого функционирования внутренних водных путей России федеральной целевой программе «Внутренние водные пути России» на 1996 - 2000 годы, утверждённой постановлением правительства Российской Федерации от 15 апреля 1996 года предан статус президентской.
В соответствии с указом предусматривать расширение научных исследований по созданию новых средств навигационного обеспечения водных путей и принципиально новых технологий. Логическим продолжением федеральной целевой программы «Внутренние водные пути России» является подпрограмма «Внутренние водные пути» которая входит в состав федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России (2002 - 2010 годы)».
Указом президента Российской Федерации подчёркнута важность водных путей в транспортной инфраструктуре, государственный приоритет их развития.
Надёжному функционированию внутренних водных путей в значительной степени способствует надёжная работа всей системы навигационного ограждения.
Важную роль в обеспечении безопасности плавания имеет состояние и технический уровень светосигнальных систем навигационных знаков судоходной обстановки.
В целях обеспечения устойчивого функционирования внутренних водных путей федеральной целевой программой в частности предусматривается:
необходимость регулярной оценки безопасности плавания на внутренних водных путях;
развитие систем контроля за техническим состоянием средств судовождения и судоходной обстановки;
5 систематический анализ безопасности плавания, разработка и реализация мер по её обеспечению;
предотвращение аварий с транспортным флотом.
Многие серьёзные аварии и аварийные происшествия на внутренних водных путях происходят по причине неисправной работы средств навигационной обстановки. Становится весьма актуально постоянное совершенствование устройств, обеспечивающих безопасность судоходной обстановки, увеличение срока службы навигационного оборудования, повышение надёжности его работы.
Применение новых мощных более экономичных источников света, обладающих высокой надёжностью работы, в средствах визуальной сигнализации на водном транспорте является одним из путей обеспечения безопасности плавания и устойчивого функционирования водных путей.
В рамках реализации федеральной целевой программы по обеспечению устойчивого функционирования внутренних водных путей России по техническому заданию МГАВТ автором проведены исследования и ОКР по разработке светосигнальной системы для знаков судоходной обстановки с использованием современных высокоэффективных источников света.
Цель работы.
Целью настоящей диссертационной работы является исследование путей создания и разработка светосигнальной системы, основанной на применении новых источников света, обладающих высокой светоотдачей, широким спектром излучения, высокой надёжностью работы.
Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:
проанализировать современное состояние светосигнальных систем в различных отраслях транспорта;
обосновать использование в светосигнальных системах высокоэффективных источников света;
разработать математическую модель светосигнального устройства;
разработать физическую модель светосигнального устройства;
экспериментально исследовать опытный образец светосигнального устройства;
оценить перспективы применения современных высокоэффективных источников света в светосигнальных устройствах на ВВП.
Методы исследования.
В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические методы базировались на основе применения законов Кирхгофа, теории электрических цепей, теории рассеяния света, статистической физики. Экспериментальные методы основывались на обработке данных, полученных в ходе фотометрических измерений.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов, рекомендаций, изложенных в диссертации, обеспечены комплексным характером работы (аналитические, теоретические и экспериментальные исследования), а также сопоставлением и подтверждением теоретических расчётов и результатов, полученных в ходе экспериментов.
Научная новизна работы.
1 .Исследована возможность применения металлогалогенных (ксеноновых) ламп в навигационных светосигнальных приборах.
2.Теоритически обоснован выбор схемы питания лампы, оптической системы прибора, корпуса устройства.
3.Разработана математическая модель светосигнального устройства.
4.Разработан макет светосигнального прибора.
5. Экспериментально исследованы светотехнические параметры устройства с применением теории планирования эксперимента.
На защиту выносятся:
результаты анализа современного состояния светосигнальных систем в различных отраслях транспорта;
результаты обоснования использования в светосигнальных системах высокоэффективных источников света;
результаты разработки математической модели светосигнального устройства;
результаты разработки физической модели светосигнального устройства;
результаты экспериментального исследования опытного образца светосигнального устройства;
Практическая ценность и реализация результатов работы. Практическая ценность работы состоит в следующем:
разработано светосигнальное устройство новой конструкции с высокими показателями надёжности и световой отдачи, что обеспечивает повышение безопасности плавания;
оценены перспективы применения нового светосигнального устройства.
Диссертация выполнялась в соответствии с планами основных научных работ МГАВТ, являлась составной частью НИР, включённой в президентскую федеральную целевую программу "Внутренние водные пути России". Её результаты вошли в отчёт по научно-исследовательской теме, в которых автор являлся соисполнителем.
Разработанный вариант схемы светосигнального устройства может быть использован для создания серийных навигационных систем, как для водного, так и для других видов транспорта.
Результаты работы могут использоваться Службой речного флота, Государственными бассейновыми управлениями водных путей и судоходства, морскими службами для повышения эффективности и безопасности судоходства.
Апробация работы.
Основные результаты докладывались на ежегодных научно-технических конференциях МГАВТ (2000-2003 г.г.).
Публикации.
Материалы диссертации опубликованы в шести печатных работах.
Структура и содержание диссертации.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников.
В первой главе рассмотрены светосигнальные приборы и источники света, применяющиеся на различных видах транспорта. Обоснован выбор эффективного источника света.
Во второй главе рассматривается вопрос выбора схемы питания лампы.
В третьей главе разработана математическая модель светосигнального устройства и проведены расчёты основных элементов.
В четвёртой главе рассмотрен вопрос выбора оптической схемы и конструкции корпуса прибора.
В пятой главе приводятся материалы экспериментальных исследований опытного образца прибора, а также результаты планирования эксперимента.
Анализ аварийных ситуаций на водном транспорте
В настоящее время вопросы обеспечения безопасности управления и эксплуатации транспортных средств по прежнему остаются важным звеном в работе всей транспортной системы.
Мировая статистика показывает что 2/3 всех аварийных случаев на флоте составляют навигационные аварии. Из общего количества зарегистрированных случаев аварий 85% происходит на удалении от берега около 5 миль, из них 30% на акватории портов. На воздушном транспорте большинство аварий происходит в момент взлёта и посадки вертолётов и самолётов [5].
В последние годы в стране произошло снижение числа аварий на водном транспорте, связанное с резким уменьшением интенсивности движения флота (особенно из-за истощения грузопотоков), а так же с проведением ряда организационных мер по профилактике аварийных ситуаций, повышением уровня профессиональной подготовки судоводителей, внедрением новых форм работы на флоте и т. д [5].
При наметившихся тенденциях увеличения грузопотоков аварийность на транспортном флоте может быть снижена за счёт капиталовложений, направленных на оптимизацию работы системы обеспечения безопасности судоходства. В том числе, целевые вложения необходимы для оборудования водных путей более совершенными средствами навигации.
В 2002 году возросли, по сравнению с 2001 годом объёмы перевозок грузов и судопотоки: по Волжскому бассейну соответственно на 24,6%» и 22,2%; по Волго-Донскому судоходному каналу на 11,8% и 10,9%; по Волго-Балтийскому водному пути на 3,0% и 7,2%; через Кочетовский гидроузел Азово-Донского ГБУВПиС на 14,7 и 17,0%. С увеличением интенсивности движения флота растут требования предъявляемые к системе обеспечения безопасности судоходства
Многие навигационные устройства, используемые в настоящее время отстают по своему техническому уровню от зарубежных аналогов, некоторые принципиально устарели. Из используемых навигационных средств около 20% регулярно находятся в неисправном состоянии, большую долю из них составляют знаки навигационной обстановки [5].
Результаты анализа аварийности по статистическим данным Главной инспекцией по безопасности судоходства с примерами аварийных ситуаций на внутренних водных путях приведены на рисунках 1.2 и 1.3.
Распределение аварийности по видам (рис. 1.2) в среднем за несколько лет показывает, что случаи "посадки на мель" занимают (32,9%) от общего числа аварий и аварийных происшествий. "Удары о подводные препятствия" (22,4%), "столкновения" (16,1%), "удары о надводные препятствия" (14,1%) и т.д. В зависимости от того, произошли ли аварии на судовом ходу, или за его пределами определяется ответственность. В первом случае ответственность несут работники пути (если судоводитель не превысил установленные габариты пути по осадке), а во втором - судоводители (если знаки судоходной обстановки находились на штатных местах и действовали исправно) [5].
По причине "неудовлетворительное содержание пути" произошло всего 4,2% аварийных случаев, самый большой процент среди причин аварийности составляют: "нарушение устава службы" (41,8%), "нарушение Правил плавания по внутренним водным путям (1111 ВВП)" (27,2%). Большинство аварий, причинами которых стал человеческий фактор, неверные действия судоводителя, ("судоводительская ошибка" (6,7%) и перечисленные выше две причины составляют вместе 75,7%о) происходили либо в стеснённых условиях плавания, либо при отказе или неэффективной работе навигационных средств [5]. На рисунке 1.3 приведено процентное соотношение причин аварий на водном транспорте.
При анализе аварийных ситуаций, причинами которых были перечисленные выше нарушения, можно выделить следующие факты. Из всех случаев аварий 80% произошло в стеснённых условиях плавания (при шлюзовании, в створной зоне канала, сужении судового хода). При этом 20% из них произошло на криволинейных участках. В 25% происшествий в ночных условиях не горели огни навигационных знаков, судоходная обстановка полностью или частично была снята (начало и конец навигации). В 10% наблюдалась ошибка в определении вида навигационного знака (огни теплохода приняты за огни створов; неправильная интерпретация огней створа). Неблагоприятные условия плавания, плохая видимость отмечены при 40% аварий [5].
Неисправность навигационного оборудования на кораблях (радиолокационные станции, гироскопы) имела место в 20% случаев [5].
Так же можно отметить, что большинство аварий происходит в ночное время: с 00.00 до 04.00 часов - 19,4%, далее с 20.00 до 00.00 часов - 19,3%, с 04.00 до 08.00 часов - 19% (рис. 1.4) [5].
Выбор наиболее эффективного источника света и анализ источников питания, используемых в светосигнальных системах водного транспорта.
Анализ современного состояния светосигнальных устройств, используемых в навигационных системах речного и морского флота, воздушного, автомобильного и железнодорожного транспорта показал, что в последние годы широкое применение получили полупроводниковые диодные излучатели, светосигнальные системы с использованием лазеров и разрядные лампы, имеющие высокую светоотдачу.
Особенности разрядных ламп определяются тем, что они имеют самую высокую световую отдачу и больший срок службы по сравнению с лампами накаливания, а также могут иметь разнообразные спектры излучения и широкий диапазон значений мощности, яркости и других параметров. Поэтому современные разрядные лампы все шире применяются в качестве источников света, постепенно оттесняя лампы накаливания.
Недостатком разрядных ламп является некоторая сложность их включения, связанная с особенностями разряда. Для его зажигания требуется более высокое напряжение, чем для устойчивого горения. Для обеспечения устойчивого горения в цепь каждой лампы необходимо включать балласт, ограничивающий ток разряда требуемыми пределами.
Современные металлогалогенные лампы, наполненные ксеноном, (далее ксеноновые лампы) имеют светоотдачу, достигающую 91 лм/Вт, что является лучшим показателем из всех рассмотренных в первой главе источников света, используемых в различных светосигнальных приборах.
Ксеноновая газоразрядная лампа специально разработана как источник света повышенной яркости. В ней световой поток высокой интенсивности создаётся за счёт свечения газа, инициированного дуговым разрядом между двумя электродами, находящимися в колбе, заполненной ксеноном под большим давлением (около 30 атм. в нерабочем состоянии и около 120 атм. в режиме горения) и солями металлов.
Ксеноновая лампа имеет цветовую температуру около 4300 град. К по сравнению с 2800 град. К у стандартной галогенной лампы, светоотдачу до 91 лм/Вт, высокую экономичность (к.п.д. 95%), большой срок службы (наработка на отказ составляет 6400 часов) и большую вибрационную стойкость. Ксеноновая лампа излучает гораздо меньше тепла, устойчиво работает в диапазоне рабочих температур от -45 до +110.
Так как подавляющее большинство навигационных знаков удалено от промышленной электрической сети, они должны иметь автономные источники энергии. В качестве последних могут применяться сухие гальванические батареи, аккумуляторы, солнечные батареи, радиоизотопные генераторы и др. Основные требования, которым они должны удовлетворять, — это надежность действия, сохранение работоспособности в широком диапазоне температур и влажности окружающей среды, высокая энергоемкость, способность выдерживать вибрацию и качку, возможно меньшие размеры и массу [95].
Наиболее отвечают этим требованиям сухие батареи и аккумуляторы. Недостатком аккумуляторных батарей является саморазряд и падение напряжения в процессе работы на нагрузку, в результате чего уменьшается светоотдача лампы. На рисунке 2.1 приведены кривые разряда батарей применяемых на водном транспорте «Бакен» (1) и «Лиман» (2) на сопротивление 2 Ом по 10 часов в сутки при температуре + 20С [95].
Значение саморазряда зависит от температуры окружающей среды. Чем выше температура, тем больше саморазряд. Сухие батареи выпускаются большой емкости (сотни ампер часов) и имеют малый саморазряд, что позволяет ограничиваться постановкой одного их комплекта на всю навигацию. Железоникелевые аккумуляторы при температуре +20 С за 1 мес полностью саморазряжаются.
Ёмкость (в ампер-часах), приходящаяся на 1 кг массы, у сухой батареи примерно в 10 раз больше, чем у железоникелевого аккумулятора. Поэтому батареи легче транспортировать и устанавливать на навигационные знаки.
Преимуществами аккумуляторов являются сохранение работоспособности при более низких температурах, чем у сухих батарей, большие значения номинального тока разряда и сравнительно малая разница между начальным и конечным напряжениями.
Сравнение перечисленных свойств сухих батарей и аккумуляторов, а также других характеристик (особенности транспортировки, надежность соединений между элементами и др.) показывает, что сухие батареи более удобны в эксплуатации и требуют гораздо меньших затрат труда для обеспечения надежного действия навигационных огней. Поэтому они являются в настоящее время основными источниками электрического питания светосигнальных приборов.
В настоящее время для стабилизации и трансформации напряжения постоянного тока широко используются импульсные стабилизаторы или DC/DC — конверторы.
DC/DC - конверторы используют принцип действия импульсных источников питания, но применяются для того, чтобы преобразовать одно напряжение постоянного тока в другое, обычно хорошо стабилизированное. Эти устройства используются там, где электронное оборудование должно питаться от батареи или другого автономного источника постоянного тока.
Интегральные DC/DC - конверторы широко используются для преобразования и распределения постоянного напряжения питания. Это напряжение питания обычно поступает в систему от сетевого источника питания или батареи. Оно может иметь стандартное значение 5, 12, 24, 48 В или быть другого номинала и полярности. Это напряжение может быть нестабилизированным и иметь значительную шумовую компоненту. Другое распространённое применение для DC/DC - конвертеров — это преобразование напряжения батареи в напряжение другого номинала, необходимое для питания различных схем.
Напряжение батареи может изменяться в широких пределах, например, напряжение двенадцативольтовой аккумуляторной батареи транспортного средства может подниматься до 15 В и выше во время зарядки и опускаться до 6 В при пуске двигателя. В таком случае для питания электронных схем требуется DC/DC - конвертор, чтобы из изменяющегося входного напряжения произвести устойчивое, хорошо стабилизированное выходное напряжение [76].
Анализ оптических систем световых приборов
Выбор оптической системы световых приборов является важнейшим и одним из первых этапов конструирования, в значительной степени определяющим общую компоновку светового прибора, его габариты, массу и все основные характеристики. Знание основных принципов выбора оптических систем световых приборов и путей обеспечения их высокой светотехнической эффективности для наиболее массовых случаев применения имеет большое значение.
Основой для выбора оптической системы светового прибора является комплекс требований к показателям качества и параметрам светового прибора, прежде всего светотехническим, предъявляемых в техническом задании на конструирование светового прибора. При этом должны быть учтены внешние факторы и их влияние на параметры светового прибора, а также свойства материалов, специфика технологии производства и особенности применения светового прибора. Оптические системы световых приборов разделяются на отражающие, преломляющие и комбинированные.
Отражающие оптические системы световых приборов, как правило, состоят из вогнутых или плоских зеркальных отражателей. Отражатели могут быть цельными или составными. В основных видах зеркальных отражателей используются оптические свойства параболических, эллиптических, гиперболических, цилиндрических и плоских зеркальных поверхностей, а также поверхностей, сочетающих их особенности.
Параболоидные отражатели являются одним из основных видов отражателей световых приборов прожекторного типа. Их использование обусловлено свойством параболической поверхности — отражать все лучи от источника света, расположенного в фокусе параболы, в направлении её оптической оси. Световые приборы с параболоидными отражателями обеспечивают наибольшую концентрацию светового потока по сравнению с другими оптическими системами при одинаковых по размерам световых отверстиях и оптических характеристиках материалов. Параболоидные отражатели создают конические световые пучки с круговым очертанием и наименьшими возможными углами излучения [4].
Параболоидные отражатели с разными углами охвата по разному формируют структуру пучка. Наилучшая равномерность распределения светового потока в пучке обеспечивается при плоских отражателях с малыми углами охвата (около 120). При увеличении глубины отражателей (при углах охвата около 240) захваченный оптической системой поток значительно возрастает и распределяется вокруг неизменной центральной части светового пучка. При этом общий телесный угол излучения светового прибора увеличивается почти в 3 раза, а равномерность распределения потока заметно ухудшается [36].
Отражающие оптические системы, концентрирующие световой поток в объеме на некотором участке оптической оси позволяют создать высокую плотность излучения. В этих случаях используются эллипсоидные отражатели и составные отражающие системы из параболосферических и эллипсоидных зеркальных отражателей.
Действие эллипсоидных отражателей, поверхность которых образована в результате вращения эллипса вокруг его оси, основано на свойстве эллипса собирать в одном из фокусов отражённые лучи, вышедшие из другого фокуса. Эллипсоид вращения обеспечивает наибольшую концентрацию излучения источника в одной точке (или области, если источник излучения отличается от точки) на оси светового прибора.
Преломляющие системы.
Отражающие оптические системы, в частности параболоидные и параболоцилиндрические, применяются в целом ряде прожекторных световых приборах. Но такие оптические системы не являются универсальными или лучшими для всех областей применения прожекторных световых приборов. Во многих случаях преломляющие оптические системы более предпочтительны благодаря следующим своим преимуществам: преломляющие (линзовые) оптические системы в световых приборах не дают провалов яркости в центральной части, позволяют плавно изменять световой пучок от узкого до широкого без ухудшения равномерности распределения светового потока при расфокусировке источника света [4].
Основными элементами преломляющих оптических систем световых приборов являются линзы и призмы. Выпуклые и вогнутые линзы создают действительное или мнимое, прямое или перевёрнутое изображение светящего тела источника излучения. Среди прожекторных световых приборов применение нашли линзовые прожекторы с дисковыми или цилиндрическими линзами. Дисковые линзы подразделяются на плосковыпуклые и френелевские. Лучи источника света, помещённого в фокус плоско-выпуклой линзы, после преломления будут направлены вдоль оптической оси линзы. Действие плоско- выпуклой линзы на пучок света принципиально соответствует требованиям, предъявляемым к прожекторным световым приборам, обеспечивающим наибольшую концентрацию света вдоль оптической оси.
Конструктивные узлы, обеспечивающие защиту световых приборов от воздействия окружающей среды
Анализ применяемых при конструировании навигационных знаков отражающих и преломляющих систем, конструктивных узлов, обеспечивающих защиту светосигнальных приборов от воздействия окружающей среды, а также применяемых корпусов позволяет определить структуру навигационного знака, бладающего наиболее благоприятными эксплуатационными характеристиками.
Основными требованиями, предъявляемыми к светосигнальным приборам навигационных створов на внутренних водных путях являются: -обеспечение высокой точности . определения положения судна относительно оси или кромок судового хода; -простота восприятия судоводителем принципа проводки; -высокая заметность створных огней, особенно при наличии фона посторонних береговых огней; -возможность ориентирования по створу при плохой видимости на заданной дистанции; -длительность безотказной работы — не менее одной навигации; -обеспечение безопасности судоводителя; -надёжность работы в условиях повышенной влажности (до 98%) и широком диапазоне температур (от — 10С до +40С); -эксплуатация от стационарной электрической сети (220 В, 50 Гц) или от автономных источников питания (до 12 В); -простота наладки и обслуживания; -относительно низкая стоимость.
Для обеспечения требований, предъявляемых к светосигнальным приборам на внутренних водных путях, оптическая система навигационного огня должна обладать следующими светотехническими характеристиками: - обеспечивать концентрацию светового потока вдоль оси створа; - создавать высокую заметность огня, особенно при наличии фона посторонних береговых огней; - обеспечивать возможность ориентирования по створу при плохой видимости на заданной дистанции; - простота наладки и обслуживания.
Оптическая система навигационного огня, для обеспечения вышеперечисленных требований, должна создавать высокую концентрацию светового потока вдоль оси судового хода в створной зоне, обеспечивать равномерное распределение светового потока без провалов яркости.
Для решения этой задачи принята комбинированная оптическая система с отражателем, обеспечивающим направление отражённых лучей источника света, и линзы, концентрирующей и распределяющей световой поток.
Для конструктивной разработки принято светосигнальное устройство с использованием ксеноновой лампы и комбинированной оптической системы, состоящей из эллипсоидного отражателя и плосковыпуклой линзы (рис. 4.13).
Оптическая система состоит из эллипсоидного отражателя и дисковой линзы. Параметры линзы: Диаметр светового отверстия Ол = 62 мм Толщина а = 19 мм Фокусное расстояние f = 40 мм Параметры отражателя: Диаметр светового отверстия Do = 90 мм Глубина 1 = 65 мм
Эллипсоидный отражатель позволяет получить сравнительно большой угол охвата, который нельзя получить при обычных линзовых системах. Фокусировка линз на плоскость, расположенную ближе к отражателю, чем его второй фокус, дает возможность несколько изменить угол рассеяния прибора, достигая при этом более равномерной освещенности в его световом пятне. При отражателях одинакового диаметра можно использовать линзы пли линзовые комплекты с разными величинами фокусного, расстояния, рабочий диаметр которых одинаков (разные углы охвата) или различен (одинаковый угол охвата). Осевая сила света пучка при линзах разного диаметра будет неодинакова в результате изменения площади светового отверстия прибора, тогда как при линзах одинакового диаметра (с разными углами охвата) она может быть разной за счет неодинакового использования габарита профиля рабочими гранями элементов фреиелевской линзы и разного влияния дисперсии и сферической аберрации на световой пучок прибора. Линза или линзовые комплекты с меньшим фокусным расстоянием при одинаковом диаметре дают более широкие световые пучки с меньшими величинами сил света в центральной части пучка. Применяя плоско-выпуклые линзы вместо френелевских (ступенчатых) равного диаметра и фокусного расстояния, можно получить более резко очерченный световой пучок прибора при увеличенной осевой силе света.
Прожекторы с данной усложненной оптической системой применяются для сценического освещения в театрах и в телевизионных студиях, для архитектурного освещения и др. Аналогичная усложненная оптическая система применяется, для световой сигнализации в прожекторных железнодорожных светофорах.
