Луч света в подводном царстве

Чтобы у водолазов появилось ещё больше возможностей приоткрыть завесу неизвестности подводного мира, современные учёные проводят колоссальную работу. Каждая дополнительная минута под водой и каждый сантиметр, освоенный на новой глубине, – это сотни, а то и тысячи часов исследований, сложных опытов, испытаний и научных открытий, проведённых в лабораториях и конструкторских бюро. В частности, решением проблемы с освещением под водой занимаются специалисты ЗАО «Светлана-Оптоэлектроника» (структура ОАО «Интер РАО»). Опытные образцы светодиодных подводных светильников, разработанные этой петербургской компанией, прошли первый этап испытаний – с их помощью водолазы автономной некоммерческой организации (АНО) «Национальный центр подводных исследований» изучают парусно-винтовой фрегат «Олегъ», затонувший в 1869 году в Финском заливе.

Внимание: погружаемся!

При подводных работах водолазы сталкиваются с несколькими проблемами: плохая видимость под водой, искажение цвета объекта под водой, большой вес осветительного оборудования, громоздкие размеры осветительного оборудования, а следовательно, ограничение площади исследований, финансовые затраты на источники электропитания, на количество погружений водолазов (время полезной деятельности).

Особые трудности возникают при проведении подводных работ, связанных с поднятием затонувших объектов. По словам руководителя экспедиции к фрегату «Олегъ» Романа ПРОХОРОВА, под водой нарушается клеточная структура дерева, межклеточные перегородки заполняются водой. После поднятия на поверхность дерево резко уменьшается в объёме, теряет форму, а в последующем даже рассыпается. А правильное определение цвета материала корпуса объекта позволяет понять степень его повреждения в результате воздействия соли, воды и микроорганизмов, разработать специальные мероприятия по укреплению корпуса при подъёме и заранее определиться с необходимой методикой консервации поднимаемого объекта.

По оценкам специалистов АНО «Национальный центр подводных исследований», в воде природного источника снимать фото и видео можно лишь на расстояниях не более пяти метров от водной границы, так как с увеличением расстояния видимость в воде резко падает. При подводной съёмке на средних глубинах (до 10–15 мет­ров) используется естественное солнечное освещение, однако следует иметь в виду, что солнечные лучи идут в воде почти отвесно и создают контрастное освещение верхним светом. Одновременно эти лучи высвечивают пространство между объектом съёмки и объективом, что сильно затрудняет видимость.

На текущий момент аквалангисты при проведении подводных работ используют импульсные электронные фотовспышки с низковольтным питанием, маломощные батарейные или аккумуляторные подводные фонари, укрепляемые на шлеме или прямо на фотобоксе, в лучшем случае – один более-менее мощный фонарь, закрепляемый на подводном буксировщике. Но то, что годится любителю или, к примеру, водолазу-биологу, мало подходит для проведения масштабных подводных работ, при которых требуется освещать большие пространства. Для проведения работ с крупными объектами (например, затонувшими кораблями) необходимы значительно более мощные системы освещения.

Угол и размер имеют значение

Инженеры и технологи ЗАО «Светлана-Оптоэлектроника» по просьбе «Национального центра подводных исследований в 2013 году приступили к разработке подводной светодиодной осветительной системы. Уже через три месяца была создана и запатентована конструкция, аналогов которой нет в мире. Во-первых, специалисты разработали оптическую схему устройства, эффективного для работы в условиях окружающей водной среды без промежуточной воздушной прослойки и применения дополнительного плоского стекла (в традиционных светильниках применена схема с воздушной прослойкой и плоским стеклом, при этом возникают дополнительные потери света). Во-вторых, для обеспечения приемлемого индекса цветопередачи и цветовой температуры совместно со специалистами АНО «Национальный центр подводных исследований» был проведён подбор в условиях искусственных и естественных водоёмов требуемых источников света из целой линейки специально изготовленных под этот проект мощных многокристальных светодиодных матриц. В результате были определены необходимые параметры качества света и разработана рецептура и технология изготовления наиболее эффективных матриц, отвечающих поставленным требованиям.

В-третьих, специальные крепления позволяют менять линзы для получения нужного светового пучка и при этом обеспечивать герметичность светодиодного узла, достаточную для погружения на глубину до 300 метров.

При рассмотрении имеющихся на рынке предложений подводных светильников для работы на глубине от 10 до 100 метров оказалось, что полноценных систем освещения не предлагается вооб­ще. Осветительные приборы на базе светодиодов разработаны на предприятии «Светлана-Оптоэлектроника» для многочасовых подводных исследований на глубине до 100 метров.

Вес светильника составляет 400 граммов. Очевидно, что для уменьшения веса (а значит, для улучшения условий работы подводника) нужно искать способ увеличения световой эффективности источника света. В настоящий момент наиболее энергоэффективными считаются два типа источников света – газоразрядные и светодиодные, реально доступная в серийном производстве эффективность источника света в обоих вариантах приближается в настоящее время к 120 лм/Вт. Однако светодиоды в отличие от газоразрядных ламп более надёжные и безопасные. Для повышения надёжности изделия и уменьшения его массы и габаритов было принято решение об отказе от разъёмных электрических соединений с заменой их на неразъёмные. По световому потоку подводный светильник, разработанный на петербургском предприятии, можно сравнить с галогеновой лампой мощностью более 500 ватт.

Стоимость разработки составила около 1 млн руб. Все работы были произведены за счёт компании «Светлана-Оптоэлектроника» и рассматривались как вклад в развитие отечественной подводной археологии. Опытные образцы светодиодных подводных светильников ЗАО «Светлана-Оптоэлектроника» уже после первого этапа погружений в Финском заливе получили высокую оценку водолазов с 20-летним стажем работы. После завершения всех этапов испытаний светильник поступит в массовое производство и будет рекомендован для использования при подводных работах на глубине до 100 метров. В первую очередь такой софит будет востребован ремонтно-аварийными службами, водолазами спасательных подразделений МЧС и Минобороны.