Освітлення ламінарних струменів: потрапляння світла всередину водяного стовпа

Ламінарний струмінь — це прозорий склоподібний стрижень води, всередині якого майже немає турбулентності. Поставте світло в правильному місці, і вся дуга засяє зсередини, а світло поширюється по воді, як по волокну. Помістіть те саме світло в очевидне місце, поруч із струменем, спрямованим на нього, і майже нічого не станеться. Різниця між двома результатами полягає виключно в тому, куди потрапляє світло.

Чому ламінарний струмінь світиться інакше, ніж будь-яка інша форма води

Форми води поділяються на дві оптичні групи, і вони потребують протилежних підходів.

Газована вода. Захоплені бульбашки повітря розсіюють світло в усіх напрямках. Те, що око бачить на аерованому струмені, - це розсіяне світло, що йде від поверхні води. Струмінь фактично непрозорий, тому освітлення є ефектом поверхні, а джерело світла може бути будь-де, де є чітка лінія видимості.

Ламінарна вода. При пригніченні залучення повітря стовп води прозорий, і світло, що потрапляє на один кінець, пропускається вздовж нього. Вода не є такою оптично ефективною, як скловолокно, і пропускна здатність падає з довжиною, але на висоту типового декоративного струменю її достатньо, щоб дуга зчитилася як внутрішня.

Ця різниця має наслідки, які дивують людей, коли вони вперше її бачать. На аерованому струмені переміщення світла не змінюється суттєво, доки прицілювання є правильним. На ламінарному струмені переміщення світла на ширину долоні від осі створює видиму зміну, а переміщення його за межі траєкторії води майже не дає жодного ефекту.

Дві вимоги, і вони протистоять одна одній

Змусити ламінарний струмінь світитися зводиться до задоволення двох вимог одночасно, і більшість інженерних труднощів полягає в тому, що вони суперечать.

Оптичні вимоги. Промінь необхідно запускати всередині діаметра струменя і вздовж його осі. Світло, що потрапляє ззовні товщі води, здебільшого відбивається від поверхні, особливо під невеликими кутами, а те, що потрапляє, заломлюється від осі.

Гідравлічна вимога. Струмінь є ламінарним, оскільки потік надходить до виходу сопла з дуже невеликою турбулентністю. Будь-що на шляху води, що заважає потоку, руйнує ефект, від якого залежить освітлення.

Конфлікт легко побачити. Світлова голова, розміщена посередині водного шляху, є ідеальною з точки зору зору та катастрофічною з точки зору гідравліки. Легка головка, розміщена поза струменем, є гідравлічно нешкідливою та оптично марною. Рішення полягає в порожнині, яка пропускає світло, не вводячи нічого в потік, і ця порожнина є частиною дизайну, на яку варто витратити час.

Оптична порожнина

Порожнина розташована всередині або під корпусом сопла, загерметизована від води, з вікном, спрямованим вгору, на шлях струменя. Чи працює це, вирішують три речі.

Куди потрапляє світло відносно виходу сопла. Чим нижче точка входу, тим більша частина струменя знаходиться над світлом, і тим більша частина дуги освітлюється пропусканням. Вхід надто близько до виходу дає коротку сяючу заглушку біля основи та нічого над нею.

Наскільки колімований промінь. Світло, що рухається вздовж осі прозорого стовпа, залишається корисним. Світло під великим кутом до осі виходить через бічну стінку струменя через невелику відстань, і дуга читається як освітлена внизу і темна зверху. Таким чином, вузький розподіл є відправною точкою, а не запізнілою думкою.

Яка прозора вода. Пропускання по колонці залежить від каламутності та кольору. Важкий вміст частинок розсіює світло зі стовпа на коротку відстань, і довжина світла скорочується. Це одна з причин, чому раковина з ламінарною функцією отримує переваги від фільтрації, яка може не знадобитися суто декоративній раковині.

Варто чітко сформулювати очікування: освітлений ламінарний струмінь не такий яскравий, як освітлений аерований струмінь. Це не судилося. Ефект полягає в тому, що лінія світла малює криву води, а не об’єм білих бризок.

Не порушуючи потік

Ламінарний потік є вимогливим станом, і його руйнують дрібниці.

Усередині корпусу сопла ламінарна продуктивність залежить від спокійного, прямого підходу до виходу з низькою-турбулентністю. Виробники досягають цього за допомогою вирівнювачів потоку, відстійних камер і ретельного внутрішнього профілювання. Кожна з цих функцій працює лише тоді, коли внутрішня геометрія відповідає проекту.

З боку освітлення це дає короткий список заборон:

Жодна частина світильника не виступає у воду над виходом

Через потік не прокладений кабель

Немає сходинок або бобишок на шляху потоку, де була додана порожнинна стінка або кріплення

Жодних змін внутрішнього поперечного-перерізу, які вносять розрив

Шаблон дизайну, який уникає всіх із них, — це вікно, розташоване на одному рівні з внутрішньою поверхнею або заглиблене під нею, без кріплень, які виступають у отвір. Це більш вимоглива частина обробки, ніж світло, яке просто встановлено поруч із соплом, і саме це робить різницю між освітленим струменем і соплом із лампою поруч.

Тюленя просять виконати дві роботи

Оптична порожнина гідравлічно розташована в незручному місці. Коли струмінь біжить, порожнина знаходиться під тиском потоку. Коли насос зупиняється, порожнина може бути заповнена водою з головою над нею, залежно від розташування та місця встановлення рівня води.

Таким чином, пломба не вимагає, щоб вода не потрапляла в суху порожнину в статичному стані. Його просять витримати зміну тиску, а зміна тиску важча для ущільнення, ніж постійний тиск, тому що кожен цикл злегка переміщує ущільнення та притискає його до поверхонь, між якими воно розташоване.

Три речі, які варто підтвердити перед виправленням дизайну:

Ущільнення утримується механічно і не може бути зміщене тиском з будь-якого боку

Порожнина дренується або може бути дренована, тому вона не залишається заповненою через зимову зупинку

Ущільнювач можна замінити, не знімаючи весь вузол сопла

Цей третій пункт зазвичай опускається. Ущільнення, яке можна замінити лише шляхом демонтажу форсунки, є ущільненням, яке замінюється заміною вузла.

Тест на герметичність і умова прозорості води належать до специфікації, оскільки разом вони вирішують, чи можна взагалі досягти ефекту.

Стрибаючі струмені та хореографічні дуги

Стрибковий струмінь додає механічне переривання: перемикач або клапан, який перериває потік, щоб він виглядав як серія дуг, а не безперервний стовп.

Освітлення не потрібно стежити за перериванням. Світло залишається на воді, поки вона знаходиться в повітрі, і присутня дуга горить. Що змінюється, так це ритм сцени, тому що розбитий струмінь з постійним світлом читається інакше, ніж безперервний струмінь з постійним світлом.

Дві практичні примітки від перегляду цих функцій:

При зрізі струменя на зрізі стає видно неосвітлений зазор. Якщо послідовність уже затемнює світло між дугами, переривання читається як навмисне. Якщо ні, це читається як помилка.

Контрольна затримка виявляється більше на реактивному літаку, ніж на будь-якому іншому типі. Світло, яке реагує на частку секунди із запізненням, ледь помітне на безперервному стовпчику та досить помітне, коли стовпчик з’являється та зникає за сигналом.

Якщо функцію створено під музику, архітектуру керування, що стоїть за цією затримкою, описано в нашій статті про керування шоу-в масштабі місця проведення.

Коли обидва типи струменів мають спільний басейн

Багато конструкцій поєднують ламінарні дуги з аерованими струменями в одній водоймі, і обидві потребують протилежної обробки.

Ламінарні дуги потребують освітлення на осі, всередині водного шляху, вузького променя, мінімальних перешкод. Повітряні струмені хочуть, щоб світло перетинало бризки, що означає націлювання впоперек, а не вздовж, і прийняття того, що яскравий елемент є поверхнею розсіювання.

Спроба одного компромісу для обох зазвичай призводить до двох посередніх результатів. Якщо в басейні є і те, і інше, практичний підхід полягає в тому, щоб розглядати їх як дві схеми освітлення, які мають спільну систему керування та джерело живлення, і розміщувати їх окремо на кресленні. Геометрія цього розташування, включаючи діафрагму та вісь, описана в нашій статті про підбір сопел до світильників.

Як насправді виглядає запалена дуга

Варто відверто описати, тому що очікування і результат відрізняються.

Засвічена ламінарна дуга читається як тонка лінія світла, що йде по кривій води, найяскравіша біля основи та зникаюча вздовж. Це ефект малювання, а не ефект освітлення. Це додає інтересу після настання темряви та майже зникає при денному світлі, що є нормальним явищем і краще пояснити клієнту до доставки, ніж після.

Дві умови змінюють зовнішність. Вода з високим вмістом твердих частинок скорочує довжину освітлення та пом’якшує лінію, оскільки світло розсіюється за межі стовпчика. Струмінь, поверхня якого трохи нерівномірна, розсіює світло на нерівностях, що створює плямистість уздовж дуги замість чистого краю.

Куди потрапляє світло, коли сопло є струменем, що стрибає

Струмінь, що стрибає, потребує механічного переривання у воді, і цей механізм зазвичай займає простір під вихідним отвором сопла, де в іншому випадку знаходилася б оптична порожнина.

Працюють дві аранжування. Світло може перебувати вгорі за течією від дивертора, тому воно проходить через воду до переривання та продовжується вздовж дуги, коли дивертер відпускає його. Або світло може розташовуватися нижче за течією, відразу під виходом, з дивертером, розташованим над ним всередині корпусу сопла.

Розташування вище за потоком освітлює воду, яка проходить через механізм, тому механізм має пропускати світло без значних втрат або спотворень. Розташування нижче за потоком утримує механізм поза межами оптичного шляху та вимагає, щоб порожнина містилася в меншому просторі. Вибір зазвичай робиться на основі геометрії постачальника сопел, а не на основі переваг, тому два постачальники повинні обмінятися кресленнями, перш ніж один із них завершить проект.

Що вказати

Якщо схема включає запалений ламінарний струмінь, ці пункти належать до специфікації, а не до розмови після доставки:

Місця входу світла відносно виходу сопла, виражене як розмір

Потрібний розподіл променя та чи є оптика світильника фіксованою чи регульованою

Незалежно від того, чи розташоване вікно світильника врівень із внутрішнім отвором або втоплено у нього

Тест на ущільнення виконано та чи можна осушити порожнину

Передбачається умова прозорості води, оскільки вона встановлює досяжну довжину освітлення

Вимога до контрольної затримки, де хореографується струмінь

Де ми сидимо

Ми створюємо соплові та ламінарні світильники з оптичним резонатором, обробленим таким чином, щоб вікно не виступало в потік, тому збірка не порушувала ламінарний малюнок. Якщо сопло та світло постачаються як один вузол, вирівнювання встановлюється перед транспортуванням, тому завдання на місці є єдиним вирізом-.

Для схеми-на основі сопла нашаСвітло для фонтану 12Вдіапазон є відправною точкою. Там, де світильник розташований окремо від сопла, а не всередині нього, ми будемо починати зПідводний світильник IP68натомість діапазон.

нашпрофіль компаніїпояснює, як ми виконуємо координацію сопел у проекті.

Планування освітленого ламінарного або стрибкового струменя

Надішліть деталі сопла, висоту струменя та стан води. Ми повернемося до того, куди має входити світло, який потрібний розподіл променя та чи підходить таке розташування одній із наших існуючих збірок, чи потрібна нова порожнина.