浅谈舷灯设置黑色遮光板的必要性

2015-03-25田中文王应强陈旭生李法铭

广东造船 2015年4期

田中文，王应强，陈旭生，李法铭

（广州文冲船厂有限责任公司，广州510727）

1 引言

1.1 舷灯的定义及作用

舷灯是船的必要装置，在《1972年国际海上避碰规则》（以下简称《规则》）中规定：舷灯是指安置在船舶最高甲板左右两侧的左舷红光灯和右舷绿光灯，各自在112.5°的水平弧内显示不间断的灯光，其装置要使灯光从船舶的正前方到各自一舷的正横后22.5°内分别显示。长度小于20 m得船舶，其舷灯可以合并成一盏，装设于船舶的首位中心线上。

在某些天气状况下，由于船舶航速一般都比较慢，很难分清对方的航行方向。此时，当看到对方船舶的红灯时，说明对方在向你的左侧方向行驶；当看到绿灯时，说明对方在向你的右侧方向行驶；当同时看到红灯和绿灯时，说明对方在向你迎面驶来；红灯和绿灯都看不到，说明对方在背向你驶来。

本文利用气象能见距离的相关原理，解释设置黑色舷灯遮板的必要性，并探讨遮光板对能见距离的影响。

2 气象能见度

能见度在航空、航海及其他交通运输领域里，它是关系到安全保障的重要气象要素之一。在海面上，正常目力所能看到的最大水平距离，称为海面能见度。所谓“能见”就是能将目标物的轮廓从天空背景上分辨出来。据世界海事组织统计，有60%～70%的事故是与雾有关系，雾不仅影响船舶的航行安全，还影响船舶天文地理的定位。

2.1 白天气象能见度

一般来说，白天的观测条件是在均一的扩展背景下，观测一个孤立的目标物，目标物也都是扩展反射光源，其目标物B0 — 背景B′0的固有亮度对比为C0，则

由于空气的物光减弱和气光增强作用，C0会衰减，在观测者眼睛上形成的目标物BL—背景B′L的固有亮度对比为CL，则

式中：BL－经过L距离后，目标物的固有亮度；

B′L－经过L距离后，背景的固有亮度。

可得：

1)若选择水平天空作为背景，此时背景亮度B′0等于水平天空亮度BH，则

当CL=ε时，相应的能见距离Lm1为：

2)若选择黑色遮板作为背景，此时背景亮度是绝对黑体B′0=0，则当CL=ε时，相应的能见距离Lm2为：

3)若灯光熄灭，以黑色遮板作为目标物，天空作为背景，此时，背景的固有亮度B′0应等于水平天空的视亮度BH，则当CL=ε时，最大能见距离Lm3为：

2.2 夜间能见度

夜间由于光照条件的限制，已不能使用一般的目标物，而只能用发光物体（灯光）作为目标物。设灯光强度为I ，与观测者为距离L，则在观测者眼睛上产生的照度可由阿拉德（Allard）定律定义：

当观测者离灯光距离为S时，灯光产生的照度达到阈值E0,这时目标灯恰好能见，称S为灯光能见距离，即

很明显它与背景的亮度无关，只与灯光强度、大气黑夜消光系数以及黑夜人眼阀值有关。

3 计算结果与分析

影响海面能见度的因素包括：雾、沙尘暴、雨、雪、低云等。其中雾是最主要因素，故本文主要研究雾与能见度的关系。

由《规则》可知，长度≥20 m的船舶的舷灯应装有无光黑色的内侧遮板。现以能见距离为3 n mile的情况为例：

号灯的最低发光强度按下式计算：

式中：I——发光强度，当D=3 n mile时，I=12cd；

T——临阀系数，T=2×10-7lx；

D——号灯的能见距离（照明距离），nmile；

K——大气透射率，K=0.8。

3.1 舷灯分析

假定灯泡的光源宽度为d=24 mm,则球面面积：

根据光亮度与发光强度的关系求灯泡的亮度：

取对比阀值ε=0.02，根据国际气象能见度分级编码和IACO规定的照度阀值编制表1，以及3 n mile 舷灯分析图，见图1。

图1 3 nmile 舷灯分析图

表1 天气状况与能见距离表

3.2 图表分析

从表1和图1可以看出：Lm1、Lm2、Lm3均随着消光系数σ的增大而减小，其变化幅度由剧烈到缓慢减小；而且Lm1

在图1中，Δ2曲线一直处于Δ1曲线以下，并且两者之间的距离随着消光系数σ的增大而急剧增大。对于Δ1 曲线来说，Δ1的大小随着消光系数σ的先略微减小而又逐渐缓慢增大，当消光系数0.078≤σ≤0.196时，的大小逐渐减小达到最小值；当消光系数σ﹥0.196时，Δ1的大小开始逐渐变大并在浓雾状态下出现最大，表明舷灯能见距离在天气恶劣的情况下大幅度提高，其中当消光系数0.078≤σ≤0.672 5时，其变化幅度小于5%，说明舷灯的距离提升幅度在天气较好的情况下没有出现较大扰动；对于Δ2曲线来说，Δ2的大小则随着消光系数σ的增大而逐渐减小，表明舷灯的能见距离在天气较好的时候有所提高，而在天气恶劣的时候没有显著提高。