Univerzita obrany, Fakulta vojenských technologií Katedra zbraní a munice
Laserové ozařování letadel Zpracovali: pplk. doc .Ing. Teodor Baláž, CSc., mjr. Ing. František Racek, CSc. mjr. Ing. Pavel Melša 1
2
Simulace ozáření gaussovým svazkem, výkonem laseru P = 50 mW, divergence 2 mrad, vzdálenosti 1500 m, maximální intenzita ozařování 3,2 μW/cm2 ( program Gauss_svazek_6.m pro MATLAB)
3
4
5
K stanovení maximální povolené dávky ozáření (MPE) rohovky
6
překročení MPE (Maximum Permissible Exposure) λ
Efekt
<300 nm: Fotokeratitida rohovky. 300 - 400 nm:
Fotochemický UV katarakt.
400 - 780 nm:
Fotochemický a termální poškození sítnice.
780 - 1400 nm:
Katarakt, vypálení sítnice.
1400 - 3000 nm: Vypálení rohovky, IR katarakt. >3000 nm:
Vypálení rohovky.
Pozn: Optický zisk oka je asi 105. V oblasti nebezpečné pro sítnici (400 – 1400 nm), záře 1mW/cm2 vstupující do oka je zesíleno na 100 W/cm2 na sítnici. Upraveno z: Laser Illumination of Pilots in the National Airspace System
7
8
ČOS 051636 Maximální přípustná dávka ozáření MPE - Maximum Permissible Exposure.
Ochranná norma PS - Protection Standard (MPE odpovídající STANAGu) Jmenovitá vzdálenost nebezpečná pro zrak NOHD - Nominal Ocular Hazard Distance Rozšířená jmenovitá vzdálenost nebezpečná pro zrak ENOHD - Extended Nominal Ocular Hazard Distance
Vzdálenost nebezpečná pro zrak OHD - Ocular Hazard Distance (korektury na NOHD nebo ENOHD. 9
Nebezpečný prostor laseru LHA – Laser Hazard Area
Stopa svazku laseru LHAT – Laser Hazard Area Trace
Přípustná mez záření AEL – Accessible Emission Limit
SOUVISEJÍCÍ CITOVANÉ DOKUMENTY
ČSN EN 60825-1
Bezpečnost laserových zařízení - Část 1: Klasifikace zařízení, požadavky a pokyny pro používání
ČSN EN 60825-1 změna A1
Bezpečnost laserových zařízení - Část 1: Klasifikace zařízení, požadavky a pokyny pro používání
ČSN EN 60825-1 změna A2
Bezpečnost laserových zařízení - Část 1: Klasifikace zařízení, požadavky a pokyny pro používání
Zákon č. 258/2000 Sb.
O ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů
Nařízení vlády č.1/2008 Sb. s přílohami 1 až 6
O ochraně zdraví před neionizujícím zářením
10
Třída 1 bezpečné za provozních podmínek, Třída 1M =(302,5 - 4 000) nm, bezpečné za provozních podmínek, nebezpečí při sledování optickými přístroji uvnitř svazku, Třída 2 =(400 - 700) nm, ochrana zraku je zajištěna fyziologickými reakcemi, Třída 2M =(400 - 700) nm, ochrana zraku zajištěna fyziologickými reakcemi, mohou být nebezpečné při sledování optickými přístroji uvnitř
svazku,
Třída 3R =(302,5 – 106) nm, přímé sledování uvnitř svazku je nebezpečné, riziko menší než u 3B. AEL(3R) = 5 AEL(2) pro =(400 - 700) nm Třída 3B nebezpečné přímé ozáření svazkem, bezpečné difúzní odrazy Třída 4 nebezpečné i difúzní odrazy. 11
Maximální povolené dávky ozáření (MPE) rohovky pro přímé ozáření zraku laserovým zařízením
12
13
bezpečnostních zóny pro oko s popisem vizuálních projevů v závislosti na intenzitě ozáření
14
Převzato z prezentace : Lasers and aviation Safety, Patrick Murphy, Executive Director, International Laser Display Association SAE G-10T Committee Member
Převzato z prezentace : Lasers and aviation Safety, Patrick Murphy, Executive Director, International Laser Display Association SAE G-10T Committee Member
Rozdělení letových zón a maximálně povolené limity interference laserového záření se zrakem podle americké normy ANSI
Z136.1
Does not Include Visual Effects from Lasers and Secondary Hazards from Glare or Flashblindness
Limity vizuální interference
Letová zóna nebo
Efektivní intenzita
oblast vizuální interference Normální
Efektivní dávka ozáření
ozáření
Osvětlení
(jen pro 550 nm)
Citlivá Kritická Volná -bez las. interferencí
17
NOHD v závislosti na výkonu spojitě zářícího laseru
MPE
160
140
120
LNOHD [m]
100
80
60
40
20
0
0
50
100
150
200
250 P [mW ]
300
350
400
450
150
200
250 P [mW]
300
350
400
450
500
oslepení a následné obrazy 800
700
600
Losl [m]
500
400
300
200
100
18 0
0
50
100
500
Patrick Murphy Lasers and Aviation Safety Flashblindnes – oslepující záře Disruption – přerušení Distraction – rozptýlení, rozrušení
Zóny oku nebezpečné vzdálenosti pro zelený laser (532 nm) v závislosti na výkonu
NOHD [m]
Oslepení flashblindnes [m]
Disruption [m]
Distraction [m]
Bezpečná zóna [m]
Φ [mW]
Φ /5mW
5
1
1
16
80
366
3560
3560 <
50
10
3,16
50
250
1156
11276
11276 <
125
25
5
79
396
1829
17830
17830 <
250
50
7,07
112
560
2586
25216
25216 <
500
100
10
160
800
3660
35600
35600 <
19
20
21
Relief letiste Ruzyne 380
360
340
h [m]
320
300
280
22
260
240
0
1
2
3
4
5 d [km]
6
7
8
9
23
24
25
26
1. Stanovit přesnost s jakou je možné sledovat letadlo pomocí různých laserových zařízení, 2. Stanovit ochrannou reakční dobu očí pilotů při ozáření laserem, 3. Stanovit střední dobu expozice laserového záření na sítnici, 4. Možnosti
technické
dokumentace
a
lokalizace
ozařujících letadla pomocí prostředků vrtulníku,
osob 27
28
29
30
31
.
Počátek souřadnicové soustavy
, poloha laseru
, azimut dráhy letadla
, úhel klesání
32
33
34
35
12 11 O 10 9
. d [km]
8
A 7 6 5 4 3 2
B 0
2
4
6
8
10 [km]
12
14
16
18
20
Nejkratší vzdálenost mezi laserem a letadlem je v bodě B, který je 11,5 km vzdálený od bodu dosednutí
36
16
14
12
[°]
10
8
6
4
2
0 0
2
4
6
8
10
[km]
12
14
16
18
20
PRG MATLAB : ruzyn_rwy_06.m 37
38
Aktivační událost (záblesk fotoblesku)
ta
tb
0
tc tv to
tf
t
Časová osa Záznam rychlokamery
TR
Okamžiky ta aktivační událos tb víčko začíná poh tc oko je zavřeno tv ustal pohyb víčk to oko se opět otev tf oko je otevřeno
Ter
Tem
Tce TW
Teo
Intervaly Ter eye response Tem eye movement TR eye reflex Tce closed eye Teo eye opening
ručně označená hrana a proložení matematickým modelem 70
60
movement [px]
50
40
30
20
10
0
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25 t [s]
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
Model pohybu očního víčka f
f t A e
ln t B C
2
• Vhodné pro archivaci dat a hromadné zpracování • Požadované okamžiky a časové intervaly jsou jen funkcí parametrů A,B a C
0
xp e
B
t
4
x 10 6
1500 velocity acceleration
1 2
4
500
2
0
0
velocity [-]
acceleration [-]
1000
-500
-1000
-2
0
0.05
0.1
20 𝑙𝑜𝑔
0.15
1
0.2
1 − 𝑣𝑚𝑁 𝑡𝑏
0.25 t [s]
0.3
= 0.1
0.35
0.4
0.45
-4 0.5
