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/cm 2 ( 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 10 5. V oblasti nebezpečné pro sítnici (400 1400 nm), záře 1mW/cm 2 vstupující do oka je zesíleno na 100 W/cm 2 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 ČSN EN 60825-1 změna A1 Bezpečnost laserových zařízení - Část 1: Klasifikace zařízení, požadavky a pokyny pro používání 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 Letová zóna nebo oblast vizuální interference Efektivní dávka ozáření Limity vizuální interference Efektivní intenzita ozáření Osvětlení Normální (jen pro 550 nm) Citlivá Kritická Volná -bez las. interferencí 17
L osl [m] L NOHD [m] NOHD v závislosti na výkonu spojitě zářícího laseru MPE 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 P [mw] oslepení a následné obrazy 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 P [mw] 18
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 Φ [mw] Φ /5mW NOHD [m] Oslepení flashblindnes [m] Disruption [m] Distraction [m] Bezpečná zóna [m] 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
h [m] 380 Relief letiste Ruzyne 360 340 320 300 280 260 22 240 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 d [km]
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 osob ozařujících letadla pomocí prostředků vrtulníku, 27
28
29
30
31
. Počátek souřadnicové soustavy, poloha laseru, azimut dráhy letadla, úhel klesání 32
33
34
35
d [km] 12 11 O. 10 9 8 7 A 6 5 4 3 2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 [km] B 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 12 14 16 18 20 [km] PRG MATLAB : ruzyn_rwy_06.m 37
38
t a Aktivační událost (záblesk fotoblesku) Okamžiky t a aktivační událos t b víčko začíná poh t c oko je zavřeno t v ustal pohyb víčk t o oko se opět otev oko je otevřeno t f 0 t b t c t v t o t f t Časová osa T R T er Záznam rychlokamery T em T ce T eo T W Intervaly T er eye response T em eye movement T R eye reflex T ce closed eye eye opening T eo
movement [px] ručně označená hrana a proložení matematickým modelem 70 60 50 40 30 20 10 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 t [s]
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
velocity [-] acceleration [-] 1500 2 1 velocity acceleration x 10 4 6 1000 4 500 2 0 0-500 -2-1000 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5-4 1 t [s] 20 log 1 v mn t b = 0.1