具有雙重顯示的新型航空警示球探討

齊文闖 何佳琳 朱博

摘?要：為了解決現(xiàn)有航空警示球夜間難以發(fā)揮警示作用的問題，該具有雙重顯示的新型航空警示球球體表面涂抹條狀的有顏色的發(fā)光涂料，球體內(nèi)部具有內(nèi)部發(fā)光裝置，包括CT取電裝置、光敏開關(guān)、多個LED警示燈以及保護(hù)電阻。其中CT取電裝置，通過電流互感器CT從高壓輸電線上取電，為LED警示燈供電;多個并聯(lián)的LED警示燈，通過保護(hù)電阻連接到CT取電裝置兩側(cè)，用于發(fā)光警示;光敏開關(guān)，串聯(lián)在LED警示燈與CT取電裝置之間，在光線較強(qiáng)時，斷開電路，使得LED警示燈不工作，在光線較暗時，光敏開關(guān)閉合，LED警示燈發(fā)光用于警示。具有雙重顯示的新型航空警示球，通過該警示球表面涂抹條狀的有顏色的發(fā)光材料，以及警示球內(nèi)部設(shè)置警示燈，可以實現(xiàn)白天和夜晚都能有效地發(fā)揮警示球的警示作用。

關(guān)鍵詞：航空警示球;實用新型;安全保障;電路設(shè)計;新材料應(yīng)用

中圖分類號：TB?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.17.105

1?引言

近年來，世界各國飛機(jī)飛行的高度域逐漸擴(kuò)大，低空飛行逐漸普及，不但可以滿足大眾的審美需求，還可以帶動地方經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。因此為了防止飛機(jī)飛行過程中受視野影響撞到高壓輸電線發(fā)生事故，航空警示球應(yīng)運(yùn)而生。航空警示球作為一種警示標(biāo)志，多用于放置在架空的超高壓（50萬千伏）輸電纜線、跨江輸電線上，國內(nèi)多用于新疆等沙漠地區(qū)。目前常見的航空警示球，直徑600mm，重量15kg，球體外觀色彩艷麗，通常為全白色、全橙色、全紅色、橙白雙色或橙紅雙色，球體材料為玻璃鋼?，F(xiàn)有的航空警示球僅依靠外部色彩起到警示作用，而在夜間飛行時，航空警示球的本身色彩對于人眼來說識別困難，不能起到較好的警示作用。

2?具有雙重顯示的新型航空警示球

為了解決現(xiàn)有航空警示球夜間難以發(fā)揮警示作用的問題，本文所設(shè)計的具有雙重顯示的新型航空警示球，其球體內(nèi)部設(shè)置警示燈，球體表面選用透明材料如玻璃鋼，透明材料外面間隔地涂抹條狀的有色發(fā)光涂料，這樣在白天可以依靠涂料的顏色起到警示作用而內(nèi)部發(fā)光裝置不發(fā)光，可以節(jié)約能源、保護(hù)警示燈、延長其使用壽命;在光線較暗的情況下（如陰雨天、夜晚等），可以依靠該有色發(fā)光涂料以及警示球內(nèi)部設(shè)置的警示燈有效發(fā)揮航空警示球的警示作用。

2.1?航空警示球外部結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖1為該具有雙重顯示的新型航空警示球外部結(jié)構(gòu)示意圖。新型航空警示球100為封閉的球體，中間留有細(xì)槽用于穿過電力線2。球體內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)部發(fā)光裝置1，內(nèi)部發(fā)光裝置1通過加在電力線2上的感應(yīng)線圈11實現(xiàn)感應(yīng)取電。球體為透明材質(zhì)，可以是彩色的，用于白天光線好時的警示作用。在球體表面也可以涂抹有顏色的條紋狀的發(fā)光涂料3，用于白天或者晚上光線暗時的警示作用。有顏色的涂料3涂成間隔開的條紋狀，間隔中間為球體的透明部分4，目的是方便球體內(nèi)部的警示燈所發(fā)的光能透出球體。條紋的方向或形狀可以不同，可以用于顯示線路級別等作用。發(fā)光涂料3本身的發(fā)光功能以及其顏色可以實現(xiàn)晚上和白天都能起到警示作用，增加新型航空警示球的實用性。

其中，球體表面的發(fā)光涂料3選用兩種形式：蓄光型發(fā)光材料、熱激發(fā)發(fā)光材料。由于兩種材料性質(zhì)穩(wěn)定，它們之間可以混合或者間隔開涂抹放置。其中，蓄光型發(fā)光材料通過吸收激發(fā)光能并儲存起來，光激發(fā)停止后，再把儲存的能量以光的形式慢慢釋放出來，并可持續(xù)幾個甚至十幾個小時。這種吸收光-儲存-再發(fā)光，并可無限重復(fù)的過程和蓄電池的充電-放電-再充電-再放電的反復(fù)重復(fù)是相似的。可以選用既經(jīng)濟(jì)又性能好的硅酸鹽體系蓄光型自發(fā)光材料。硅酸鹽體系蓄光型自發(fā)光材料耐水性好、紫外輻照性穩(wěn)定、發(fā)光色多樣、余輝亮度較高、余輝時間較長。從而在光線強(qiáng)時吸收并儲存光能，光線暗時放出電能，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展型自發(fā)光，輔助LED燈，從而達(dá)到夜晚警示的作用。

另外，熱激發(fā)發(fā)光材料，其主要是以溫度、熱輻射作為激發(fā)源，從而激發(fā)電子躍遷并以光能釋放能量的材料。由于在新型航空警示球100內(nèi)部安裝有如圖2所示的多個LED警示燈12，在一個有限空間內(nèi)，LED警示燈12以及通電的電力線2會有一部分能量以熱輻射的方式消耗，我們對這種能量加以利用，從而利用這種熱輻射使得熱激發(fā)發(fā)光材料發(fā)光，從而輔助蓄光型發(fā)光材料和LED警示燈12達(dá)到示警的作用。既對原本要消耗的能量加以利用，又提高了新型航空警示球的警示能力，達(dá)到三重保險。

2.2?航空警示球內(nèi)部發(fā)光裝置設(shè)計

具有雙重顯示的航空警示球球體內(nèi)部設(shè)置的發(fā)光裝置包括CT取電裝置、光敏開關(guān)、LED警示燈以及保護(hù)電阻，其中有幾點：

（1）CT取電裝置，是一種利用電磁感應(yīng)原理獲取電能，并實現(xiàn)穩(wěn)定電壓輸出的新型電源裝置。該裝置長期運(yùn)行穩(wěn)定可靠，技術(shù)成熟，對輸電線路電流變化具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，具備短路及沖擊電流自我保護(hù)，可為各類輸電線路在線監(jiān)測和監(jiān)控設(shè)備提供可靠的電源。該球中，利用CT取電裝置通過電流互感器CT從高壓輸電線上取電，為LED警示燈供電。

（2）并聯(lián)的多個LED警示燈，通過保護(hù)電阻連接到CT取電裝置兩側(cè)，用于發(fā)光警示。

（3）光敏開關(guān)，串聯(lián)在LED警示燈與CT取電裝置之間，在光線較強(qiáng)時，光敏開關(guān)斷開，使得LED警示燈不工作，在光線較暗時，光敏開關(guān)閉合，LED警示燈發(fā)光用于警示。

如圖2所示，球體內(nèi)部的發(fā)光裝置1，包括CT取電裝置10和負(fù)載電路5。其中，CT取電裝置，通過電流互感器CT從高壓輸電線上取電，為LED警示燈供電。負(fù)載電路5包括：多個LED警示燈12、保護(hù)電阻13、以及光敏開關(guān)14。其中，并聯(lián)的多個LED警示燈12，通過保護(hù)電阻13連接到CT取電裝置10的兩側(cè)，用于發(fā)光警示;光敏開關(guān)，串聯(lián)在LED警示燈與CT取電裝置之間，在光線較強(qiáng)時，斷開電路，使得LED警示燈不工作，在光線較暗時，光敏開關(guān)閉合，LED警示燈發(fā)光用于警;保護(hù)電阻13，用于防止電路電流過大，起到保護(hù)電路穩(wěn)定工作的作用。

下面結(jié)合圖3，介紹一下取電裝置10的工作原理。如圖3所示，CT取電裝置10用于在高壓輸電線上取電為內(nèi)部發(fā)光裝置1供電，利用電磁感應(yīng)原理獲取電能并實現(xiàn)穩(wěn)定電壓輸出。該CT取電裝置10適用于任意電壓等級的電纜線路，其工作原理如下：通過感應(yīng)線圈11從電力線2上獲取電能，然后送到整流濾波112中進(jìn)行整理濾波處理，然后經(jīng)過取電調(diào)節(jié)保護(hù)電路111送到隔離穩(wěn)壓110中實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出，其中取電調(diào)節(jié)保護(hù)電路111可以實時地調(diào)節(jié)和限制輸入的電能，吸收因雷擊等特殊情況引起的瞬間大電流，保證模塊能在來自電力線2的電流不穩(wěn)定時仍能輸出穩(wěn)定的電壓。

另外，光敏開關(guān)通過感知光強(qiáng)，來控制內(nèi)部電路的開斷，從而使該產(chǎn)品在夜晚及陰雨天能穩(wěn)定工作。其工作原理如下：利用內(nèi)部的光敏電阻檢測光的強(qiáng)度，從而由同步回路接通電路，進(jìn)而實現(xiàn)電路的開斷。其主要作用為在光線較強(qiáng)時，斷開電路，使得LED警示燈12不工作，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約能源、保護(hù)LED警示燈12、延長其使用壽命、充分發(fā)揮航空警示球球體或涂料顏色示警作用的目的;而光線較弱時，接通連接LED警示燈12與CT取電裝置10之間的電路，LED警示燈12工作。

3?結(jié)束語

本文中應(yīng)用了具體實施方式對該新型航空警示球進(jìn)行了闡述，我們分別對航空警示球的內(nèi)部和外部進(jìn)行改造：內(nèi)部設(shè)計并增加警示發(fā)光電路，外部球殼涂抹警示發(fā)光材料，使其具有雙重顯示警示功能，更好的發(fā)揮其警示作用，從而解決了航空警示球只能在白天起警示作用，夜晚失效的問題。進(jìn)而消除了航空方面的一部分困擾，為航天安全以及輸電線路的保護(hù)做出了進(jìn)一步的保障。

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