Освещение ламинарными струями: получение света внутри толщи воды

Ламинарная струя представляет собой прозрачный стеклянный стержень воды, внутри которого почти нет турбулентности. Поместите фонарь в нужное место, и вся дуга засияет изнутри, а свет пойдет по воде, как по волокну. Поместите тот же свет в очевидное место, сразу за направленной на него струей, и почти ничего не произойдет. Разница между этими двумя результатами полностью зависит от того, куда попадает свет.

Почему ламинарная струя светится иначе, чем любая другая форма воды

Водные формы делятся на два оптических семейства, и к ним нужны противоположные подходы.

Газированная вода. Захваченные пузырьки воздуха рассеивают свет во всех направлениях. То, что видит глаз в аэрированной струе, — это рассеянный свет, исходящий от поверхности воды. Струя фактически непрозрачна, поэтому освещение представляет собой поверхностный эффект, а источник света может находиться в любом месте, где есть прямая видимость.

Ламинарная вода. При подавлении воздухововлечения столб воды становится прозрачным, и свет, попадающий с одного конца, передается вдоль него. Вода не так оптически эффективна, как стекловолокно, и передача падает с длиной, но по высоте типичной декоративной струи ее достаточно, чтобы дуга воспринималась как внутренне освещенная.

Эта разница имеет последствия, которые удивляют людей, когда они видят ее впервые. На аэрированной струе перемещение света не сильно изменится, если цель правильная. В ламинарной струе перемещение света на ширину руки от оси приводит к видимым изменениям, а перемещение его за пределы водного пути практически не оказывает никакого эффекта.

Два требования, и они тянутся друг к другу

Чтобы заставить ламинарную струю светиться, нужно одновременно удовлетворить два требования, и основная инженерная трудность заключается в том, что они противоречат друг другу.

Оптические требования. Пучок необходимо запускать внутри диаметра струи и вдоль ее оси. Свет, попадающий извне толщи воды, в основном отражается от поверхности, особенно под небольшими углами, а тот, что попадает, преломляется от оси.

Гидравлические требования. Струя является ламинарной, поскольку поток достигает среза сопла с очень небольшой турбулентностью. Все, что нарушает поток воды на пути воды, разрушает эффект, от которого зависит освещение.

Конфликт легко увидеть. Световая головка, расположенная посередине пути воды, идеальна с оптической точки зрения и губительна с гидравлической точки зрения. Световая головка, помещенная вне струи, гидравлически безопасна и оптически бесполезна. Решением является полость, которая пропускает свет, ничего не попадая в поток, и эта полость является частью дизайна, на которую стоит потратить время.

Оптический резонатор

Полость находится внутри или под корпусом сопла, изолированная от воды, с окном, обращенным вверх, на путь струи. Три вещи решают, сработает ли это.

Место попадания света относительно выхода сопла. Чем ниже точка входа, тем большая часть длины струи находится над светом и тем большая часть дуги освещается за счет пропускания. Вход слишком близко к выходу дает короткий светящийся окурок у основания и ничего над ним.

Насколько коллимирован луч. Свет, идущий вдоль оси прозрачного столба, остается полезным. Свет под большим углом к ​​оси выходит через боковую стенку струи через небольшое расстояние, и дуга читается как светлая внизу и темная вверху. Таким образом, узкое распределение является отправной точкой, а не второстепенной мыслью.

Насколько прозрачна вода. Пропускание по колонке зависит от мутности и цвета. Тяжелые частицы рассеивают свет из колонны на короткое расстояние, и длина освещения сокращается. Это одна из причин, по которой раковина с ламинарной структурой выигрывает от фильтрации, которая может не потребоваться чисто декоративной раковине.

Стоит прямо сформулировать ожидание: освещенная ламинарная струя не такая яркая, как освещенная аэрированная. Этого не должно быть. Эффект представляет собой линию света, рисующую кривую воды, а не объем белых брызг.

Не нарушая поток

Ламинарный поток — это сложное состояние, и его разрушают мелочи.

Внутри корпуса сопла ламинарные характеристики зависят от спокойного, прямого и -низкой турбулентности подхода к выходу. Производители достигают этого с помощью выпрямителей потока, отстойников и тщательного внутреннего профилирования. Каждая из этих функций работает только тогда, когда внутренняя геометрия соответствует проекту.

Что касается освещения, то получается краткий список запретов:

Никакая часть светильника не выступает в водный путь над выходом.

Кабель не проходит через поток

На пути потока нет ступеньки или выступа, где была добавлена ​​полая стенка или крепление.

Никаких изменений во внутреннем поперечном-сечении, приводящих к разрыву

Модель конструкции, позволяющая избежать всего этого, представляет собой окно, расположенное заподлицо с внутренней поверхностью или утопленное под ней, без выступающих в отверстие крепежных элементов. Это более сложная часть обработки, чем просто установленный рядом с соплом фонарь, и именно в этом заключается разница между освещенной струей и соплом с лампой рядом с ним.

Тюленя просят выполнить две работы

Оптический резонатор с гидравлической точки зрения расположен в неудобном месте. При движении струи полость находится под давлением потока. Когда насос останавливается, полость может быть заполнена водой с напором над ней, в зависимости от компоновки и от того, где устанавливается уровень воды.

Таким образом, уплотнитель не призван удерживать воду из сухой полости в статическом состоянии. Требуется выдерживать циклическое давление, а циклическое давление тяжелее воздействует на уплотнение, чем постоянное давление, потому что каждый цикл слегка перемещает уплотнение и воздействует на поверхности, между которыми оно находится.

Прежде чем исправить дизайн, стоит подтвердить три вещи:

Уплотнение удерживается механически и не может быть смещено давлением с любой стороны.

Полость опорожняется или может быть опорожнена, чтобы она не оставалась полной при зимнем отключении.

Уплотнение можно заменить, не снимая весь узел форсунки.

Этот третий пункт обычно опускается. Уплотнение, которое можно заменить только путем демонтажа форсунки, представляет собой уплотнение, которое заменяется при замене узла.

И испытание на герметичность, и условие прозрачности воды включены в спецификацию, поскольку вместе они определяют, достижим ли вообще эффект.

Прыжки струй и хореографические дуги

Прыгающая струя добавляет механическое прерывание: отклонитель или клапан, который прерывает поток так, что он выглядит как серия дуг, а не как непрерывный столб.

Освещению не обязательно следовать за прерыванием. Свет остается на воде, пока она находится в воздухе, и присутствующая дуга загорается. Что меняется, так это ритм сцены, потому что прерванная струя при постоянном освещении читается иначе, чем непрерывная струя при постоянном освещении.

Два практических замечания по наблюдению за работой этих функций:

При разрезании струи на месте среза становится виден неосвещенный зазор. Если последовательность уже затемняет свет между дугами, прерывание считается намеренным. Если нет, это читается как неисправность.

Задержка управления проявляется больше на прыгающем самолете, чем на любом другом типе. Свет, который реагирует с опозданием на долю секунды, едва заметен на непрерывной колонке и вполне заметен, когда колонка появляется и исчезает по сигналу.

Если функция хореографируется под музыку, архитектура управления этой задержкой описана в нашей статье об управлении масштабным шоу-на площадке.

Когда оба типа струи используют один бассейн

Во многих конструкциях ламинарные дуги сочетаются с аэрационными струями в одном и том же водоеме, и оба требуют противоположного обращения.

Ламинарным дугам нужен свет по оси, внутри водного пути, узкий луч, минимальное вмешательство. Аэрированные струи хотят, чтобы огни располагались так, чтобы пересекать брызги, что означает, что они должны быть направлены поперек, а не вдоль, и принимать тот факт, что яркий элемент — это рассеивающая поверхность.

Попытка найти компромиссное решение для обоих обычно приводит к двум посредственным результатам. Если в бассейне есть и то, и другое, практический подход состоит в том, чтобы рассматривать их как две схемы освещения, которые имеют общую систему управления и источник питания, и размещать их на чертеже отдельно. Геометрия этого расположения, включая отверстие и ось, описана в нашей статье о сопоставлении сопел с источниками света.

Как на самом деле выглядит дуга, когда она зажжена

Стоит рассказать откровенно, потому что ожидание и результат разнятся.

Освещенная ламинарная дуга выглядит как тонкая линия света, следующая за изгибом воды, ярче всего у основания и тускнеющая по длине. Это скорее эффект рисования, чем эффект освещения. Это добавляет интереса после наступления темноты и почти исчезает при дневном свете, что нормально и лучше объяснять клиенту до родов, чем после.

Два условия меняют внешний вид. Вода с высоким содержанием твердых частиц укорачивает освещенную длину и смягчает линию, поскольку свет рассеивается за пределами колонки. Струя, поверхность которой слегка неровная, рассеивает свет на неровностях, в результате чего дуга выглядит пятнистой, а не чистым краем.

Куда уходит свет, когда сопло — прыгающая струя

Прыгающей струе требуется механическое прерывание потока воды, и этот механизм обычно занимает пространство под выходом сопла, где в противном случае располагалась бы оптическая полость.

Работают две схемы. Свет может располагаться перед дивертером, поэтому он проходит через воду до прерывания и продолжает движение по дуге, как только дивертор отпускает его. Или свет может располагаться ниже по течению, непосредственно под выходом, а дивертор расположен над ним внутри корпуса сопла.

Расположение выше по течению освещает воду, проходящую через механизм, поэтому механизм должен пропускать свет без значительных потерь или искажений. Расположение ниже по потоку удерживает механизм за пределами оптического пути и требует, чтобы полость помещалась в более короткое пространство. Выбор обычно делается на основе геометрии поставщика сопла, а не на предпочтениях, поэтому двум поставщикам необходимо обменяться чертежами, прежде чем один из них завершит разработку конструкции.

Что указать

Если в схеме присутствует зажженная ламинарная струя, этим пунктам место в спецификации, а не в разговоре после поставки:

Где свет попадает относительно выхода сопла, выраженный как размер

Требуемое распределение луча, а также фиксированная или регулируемая оптика светильника.

Находится ли окно светильника на одном уровне с внутренним отверстием или утоплено в него.

Проведено испытание на герметичность и можно ли дренировать полость

Принимается условие прозрачности воды, поскольку оно задает достижимую длину освещения

Требование к задержке управления при хореографии струи

Где мы сидим

Мы изготавливаем сопловые и ламинарные светильники с оптической полостью, обработанной таким образом, чтобы окно не выступало в поток и сборка не нарушала ламинарный рисунок. Если сопло и фонарь поставляются как один узел, выравнивание настраивается перед отправкой, поэтому задача на объекте заключается в одном вырезе-.

Для схемы на основе сопла-нашаФонтанный свет 12 Вдиапазон является отправной точкой. Если светильник расположен отдельно от сопла, а не внутри него, мы начнем сIP68 подводный светильниквместо этого диапазон.

НашПрофиль компанииобъясняет, как мы осуществляем координацию сопел в рамках проекта.

Планирование освещенного ламинара или прыжкового самолета

Отправьте данные о форсунке, высоте струи и состоянии воды. Мы вернемся к тому, куда должен поступать свет, необходимое распределение луча и подходит ли такое расположение к одной из наших существующих сборок или требуется новая полость.