В нічний і денний час

Основною вимогою до маяка є забезпечення заданої дальності видимості вогню і дальності видимості спорудження.

Розрізняють географічну, метеорологічну і оптичну дальність видимості.

Географічною дальністю видимості (D_п) називається та відстань, на яку об'єкт заданої висоти з'являється через лінію видимого обрію при даній висоті ока спостерігача.

Мал. 1

Географічна дальність видимості D_п у милях визначається (з урахуванням середньої рефракції і кривизни Землі) по формулі

D _п = 2,08 ( + ), (1)

де Н - висота спорудження від рівня моря, м;

е - висота ока спостерігача від рівня моря, м.

При визначенні D _п - Н на морях без припливів визначається від середнього багаторічного рівня, на морях з припливами - від середнього рівня повних сизигійних вод (порівн. Сз. ПВ).

Висота маяка від основи визначається як відстань від рівня спланованої території до вершини купола ліхтарного спорудження, а при відсутності ліхтарного спорудження, до верхньої площадки вежі.

Висота вогню від основи - відстань від рівня спланованої площадки до центра вогню (тіла накалювання джерела світла).

Метеорологічна дальність видимості (D _м) - найбільша відстань, на яку під впливом атмосферного серпанку губиться видимість абсолютно чорної поверхні, що має на цій відстані кутові розміри не менш 0,3^о, і проектується на фоніі неба біля обрію.

Спостереження за метеорологічною дальністю видимості і її оцінку ведуть гідрометеорологічні станції і судна, що мають прилади для виміру метеорологічної дальності видимості. Характеристика видимості зводиться в додатку № 3 ИНО-89.

Метеорологічна дальність видимості D _м залежить від прозорості атмосфери τ і визначається по формулі

D _м = , (2)

де ε - поріг контрастної чутливості ока (приймаємо рівним 5%, тобто ε =0,05,

ln 0,05 = 3);

τ - коефіцієнт прозорості атмосфери.

D _м можна одержати по τ з додатків 4 і 5, а τ - за умовами спостережень можна визначити з додатків 3 і 6 ИНО - 89.

Оптичною дальністю видимості називають ту найбільшу відстань, з якої око спостерігача стає видимим спостережуваний об'єкт.

Дальність видимості маяка визначається:

- силою світла вогню;

- прозорістю атмосфери;

- геометричними формами спорудження;

- яскравістю фона;

- фарбуванням, а також контрастом фона місцевості і маяка;

- гостротою ока спостерігача.

Розрізняють нічну і денну оптичну дальність видимості. Нічна дальність видимості вогню визначається найбільшою відстанню від маяка, якого освітленість, створювана на зіниці ока спостерігача, дорівнює граничної освітленості. Денна дальність видимості визначається найбільшою відстанню, з якого об'єкт, доступний для спостереження, за даних умов погоди повністю зливається із фоном і стає не видимим.

Дальність видимості вогню визначають по формулі:

I = ED ² τ ^-D, (3) де I - сила світла вогню, кд;

М - гранична освітленість на зіниці ока спостерігача, мк лк;

D - дальність видимості вогню, км;

τ - коефіцієнт прозорості атмосфери на км.

Для білих постійних вогнів у нічних умовах прийнята гранична освітленість (світловий поріг) на зіниці ока спостерігача Е _п, рівна 0,2 мклк (2 ^. 10^-7 лк).

Дальність видимості постійного білого вогню вночі при граничній освітленості

Е _п = 0,2 мклк знаходиться за допомогою формули

I = 0,7 D ² τ ^-D, (4)

де I - сила світла вогню, кд;

D - дальність видимості вогню, милі

τ - коефіцієнт прозорості атмосфери на милю.

У практичних цілях для визначення дальності видимості маякових вогнів простіше користуватися номограмою (додаток 7 ИНО-89).

При розрахунку дальності видимості проблискових вогнів, гранична освітленість розраховується по формулі

Е _пр = Е _п , (5)

Де Е _пр - гранична освітленість на зіниці ока спостерігача від проблискового вогню;

Е _п - гранична освітленість від постійного вогню.

Дальність видимості проблискового вогню визначається так званою ефективною силою світла I _эф, що розраховується по формулі

I _эф = I _осп , (6)

де I _осп - осьова сила світла постійного вогню (сила світла в напрямку оптичної осі).

При розрахунку кольорових вогнів визначають загальний візуальний коефіцієнт пропущення світлофільтра (відношення пройденного через світлофільтр світлового потоку до падаючого) по формулі

К _с = , (7)

де Іо - сила світла світлового потоку, що падає на світлофільтр;

Ісф - сила світла світлового потоку, що пройшов через світлофільтр.

Для розрахунку сили світла світлооптичних апаратів у канделлах застосовується формула

I _са = К _о L _г S, (8)

де I _са - сила світла світлооптичного апарата, кд;

К _о - коефіцієнт пропущення оптичної системи;

L _г - габаритна яскравість джерела світла, кд/м2;

S - площа світіння оптичної системи (лінзи), м2.

Для розрахунку висоти маяків для забезпечення заданої дальності видимості в денний час користуються формулою

Н = (0,26 D ― )² + 0,29 βD, (9)

де Н - висота маяка від рівня моря, м;

D - задана дальність видимості маяка, км

е - висота ока спостерігача, м;

β - вертикальний кут, під яким видний маяк з відстані D.

Якщо D у милях, то формула (9) здобуде вигляд

Н = (0.48 D ― )² + 0,537 βD. (10)

Значення кута β приймається рівним:

2' - для маяків, що проектуються на фоні неба або моря;

3' - для маяків, що проектуються на фоні берега;

4' - для маяків, що забезпечують найбільш відповідальні ділянки плавання в вузькостях при несприятливих умовах освітленості.

Для розрахунку видимої площі вежі S _мк, що забезпечує задану денну дальність видимості, використовується формула

S _мк = , (11)

де К⁰ - щирий контраст;

D - дальність видимості маяка, км;

Dм - метеорологічна дальність видимості, км;

b - коефіцієнт светлоты тла.

Розрахунок площі S _мк простіше робити по номограмі Н.Г. Болдирева (додаток 14).