一种演示菲涅尔透镜光学助降系统的科普装置的制作方法

本发明涉及光学技术应用领域，尤其涉及一种演示菲涅尔透镜光学助降系统的科普装置，属于光学科普教育类仪器。

背景技术：

1、随着航空母舰的问世，需要在航空母舰上装备舰载机，这时舰载机的起飞和降落就成为了舰载机安全飞行极为味重要的环节。根据世界各地事故调查机构编制的资料来看有48%的事故发生在飞机进场期间，由此可见可靠精确的飞机进场引导系统可以大大提高飞行安全，减少和防止进场事故的发生。

2、随着光学技术的不断发展，菲涅尔透镜光学助降系统应运而生。基于菲涅尔透镜原理，在不同的高度和角度看到的灯的颜色不同，飞行员依据所观察到的灯的颜色调整飞机进场时的高度和航线，从而获得正确的下滑轨迹。这种光学助降系统开创了飞机从进场到触地保持等角下滑的带动力的先进着陆模式，它具有简单可靠、目视直观、技术成熟、成本低、近距离性能好（可一直到决断点）的特点。我国的辽宁号航母也同样安装了菲涅尔透镜光学助降系统，虽然普通观众能够知道菲涅尔透镜光学助降系统的应用，但其对具体的工作状态和原理内容往往并不十分了解。所以，如何能将这种在动态过程中的菲涅尔透镜光学助降系统形象生动而直观的展示出来，成为科技馆展示科普中急需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种更加直观生动的观察菲涅尔透镜光学助降系统的演示装置。

2、本发明所述的技术方案为一种演示菲涅尔透镜光学助降系统的科普装置，其特征在于：一种演示菲涅尔透镜光学助降系统的科普装置组成包括菲涅尔透镜组、灯光演示装置、滑轨装置、观察装置、展台，其中，所述的菲涅尔透镜组与航母模型后端面板通过螺母连接，所述的灯光演示装置与展台右端连接；所述的滑轨装置结构包括垂直滑轨、水平滑轨和滑块底座，所述的垂直滑轨底部与展台上表面通过螺母连接固定，所述的水平滑轨两端与垂直滑轨连接，可在垂直滑轨上进行上下滑动，所述的滑块底座与水平滑轨连接，可在水平滑轨上进行左右滑动；所述的观察装置底部设置连接部件，观察装置通过连接部件与滑轨装置的滑块底座相连接，所述的连接部件可在水平和俯仰方向进行一定角度的转动，可带动观察装置进行一定水平角度和俯仰角度的视角移动调节；所述的展台上方设置航母模型。

3、其中，所述的菲涅尔透镜组包括第一灯箱、第二灯箱、第三灯箱、第四灯箱、第五灯箱、光源、红色垂直灯组和绿色水平灯组；第一灯箱、第二灯箱、第三灯箱、第四灯箱、第五灯箱自上而下依次排列连接。

4、所述的第一灯箱后端放置第一菲涅尔透镜，前端放置第一红色柱状镜片。

5、所述的第二灯箱后端放置第二菲涅尔透镜，前端放置第一黄色柱状镜片。

6、所述的第三灯箱后端放置第三菲涅尔透镜，前端放置橙色柱状镜片。

7、所述的第四灯箱后端放置第四菲涅尔透镜，前端放置第二黄色柱状镜片。

8、所述的第五灯箱后端放置第五菲涅尔透镜，前端放置第二红色柱状镜片。

9、所述光源通过五个垂直排列的灯箱，折射出的五条光束的出射角度分别与五条灯带的宽度和角度相对应。

10、所述的红色垂直灯组分为左右两组，平均垂直分布于第一灯箱至第五灯箱两侧。

11、所述的绿色水平灯组分为左右两组，平均水平分布于第一灯箱至第五灯箱两侧，与第三灯箱处于同一水平高度。

12、其中，所述的灯光演示装置结构组成自上而下依次是第一灯带、第二灯带、第三灯带、第四灯带、第五灯带。

13、所述的第一灯带为红色led光源。

14、所述的第二灯带为黄色led光源。

15、所述的第三灯带为黄色led光源。

16、所述的第四灯带为黄色led光源。

17、所述的第五灯带为红色led光源。

18、其中，所述的滑轨装置为金属材质，水平滑轨与滑块底座均带有一定阻尼效果。

19、其中，所述的观察装置前端设置舰载机模型，后端设置红外触发开关，观众靠近操作时，自动上电自启，一定时间无人操作时，自动断电待机。

20、本发明的有益效果：菲涅尔透镜组的led光源照射灯箱，因灯箱后端的菲涅尔透镜，会在垂直方向形成五层具有一定扩展角度的光束，每层光束在经过灯箱前端的柱面镜片，将原本垂直方向的光束在水平方向内也形成一定的角度，即在水平和垂直方向内形成类似金字塔形的五层光束。

21、观众控制观察装置在滑轨装置垂直和水平范围内运动：

22、一、当观察装置运动在水平位置的左右两侧时，超出水平方向led光源折射光束的范围，红色垂直灯组亮起，无论上下范围内怎样移动均无法观察到灯箱的光源亮起，表示舰载机超出光束的可视范围，此种状态下表示舰载机不具备降落条件。

23、二、当观察装置处于水平中部位置时，上下范围内运动时，通过观察装置查看菲涅尔透镜组，正中段为橙色光束，向上、向下分别转为黄色和红色光束，以两侧的绿色水平灯组为基准。当观察装置高度和角度正确时，观众眼睛通过观察装置可查看到以下几种情况：

24、1、如看到第一灯箱的红色灯光亮起，且处于绿色基准灯之上，第一灯带红光亮起，表示舰载机处于第一灯箱发射的光束层范围内，舰载机高度过高，需要马上复飞。

25、2、如看到第二灯箱的黄色灯光亮起，且处于绿色基准灯之上，第二灯带黄光亮起，表示舰载机处于第二灯箱发射的光束层范围内，需要降低飞行高度。

26、3、如看到第三灯箱的橙色灯光亮起，且正处于绿色水平灯组的中央，第二灯带橙光亮起，表示舰载机处于第三灯箱发射的光束层范围内，表示保持此角度舰载机可以准确下滑着舰。

27、4、如看到第四灯箱的黄色灯光亮起，且处于绿色基准灯之下，第四灯带黄光亮起，表示舰载机处于第四灯箱发射的光束层范围内，舰载机需要上升飞行高度。

28、5、如看到第四灯箱的红色灯光亮起，且处于绿色基准灯之下，第五灯带红光亮起，表示舰载机处于第五灯箱发射的光束层范围内，舰载机需要马上升高飞行高度，否则就会撞在航母尾柱端面或降到尾后大海中。

29、以往此类展示菲涅尔透镜光学助降系统原理，大多是通过图片及视频等方式展现出来，本发明将菲涅尔透镜光学助降系统的工作原理，通过互动操作的形式真实生动的展示在观众面前，增加了科学性和趣味性，弥补了科技展馆缺乏此类演示装置的局面。

技术特征：

1.一种演示菲涅尔透镜光学助降系统的科普装置，其特征在于：一种演示菲涅尔透镜光学助降系统的科普装置组成包括菲涅尔透镜组、灯光演示装置、滑轨装置、观察装置、展台，其中，所述的菲涅尔透镜组与航母模型后端面板通过螺母连接，所述的灯光演示装置与展台右端连接；所述的滑轨装置结构包括垂直滑轨、水平滑轨和滑块底座，所述的垂直滑轨底部与展台上表面通过螺母连接固定，所述的水平滑轨两端与垂直滑轨连接，可在垂直滑轨上进行上下滑动，所述的滑块底座与水平滑轨连接，可在水平滑轨上进行左右滑动；所述的观察装置底部设置连接部件，观察装置通过连接部件与滑轨装置的滑块底座相连接，所述的连接部件可在水平和俯仰方向进行一定角度的转动，可带动观察装置进行一定水平角度和俯仰角度的视角移动调节；所述的展台上方设置航母模型。

2.根据权利要求1所述的一种演示菲涅尔透镜光学助降系统的科普装置，其特征在于，所述的菲涅尔透镜组包括第一灯箱、第二灯箱、第三灯箱、第四灯箱、第五灯箱、光源、红色垂直灯组和绿色水平灯组，第一灯箱、第二灯箱、第三灯箱、第四灯箱、第五灯箱自上而下依次通过卡扣固定连接；

3.根据权利要求1所述的一种演示菲涅尔透镜光学助降系统的科普装置，其特征在于，所述的灯光演示装置结构组成自上而下依次是第一灯带、第二灯带、第三灯带、第四灯带、第五灯带；

4.根据权利要求1所述的一种演示菲涅尔透镜光学助降系统的科普装置，其特征在于，所述的滑轨装置为金属材质，水平滑轨与滑块底座均带有一定阻尼效果。

5.根据权利要求1所述的一种演示菲涅尔透镜光学助降系统的科普装置，其特征在于，所述的观察装置前端设置舰载机模型，后端设置红外触发开关，观众靠近操作时，自动上电自启，一定时间无人操作时，自动断电待机。

技术总结本发明涉及一种演示菲涅尔透镜光学助降系统的科普装置，属于光学科普教育类仪器。一种演示菲涅尔透镜光学助降系统的科普装置组成包括菲涅尔透镜组、灯光演示装置、滑轨装置、观察装置、展台。因光源照射灯箱，因灯箱后端的菲涅尔透镜，会在垂直方向形成五层具有一定扩展角度的光束，每层光束在经过灯箱前端的柱面镜片，将原本垂直方向的光束在水平方向内也形成一定的角度，即在水平和垂直方向内形成类似金字塔形的五层光束。观众可以操控观察装置在滑轨装置可运动范围内任意位置停留观察，观察第一至第五灯箱光源变化，切实生动的理解菲涅尔透镜助降光学系统的工作原理，增加了科学性和趣味性，弥补了科技展馆缺乏此类演示装置的局面。技术研发人员：邢冲,高俊岩,张恒煦,杜丹,陈霄龙,夏腾,王英鸿受保护的技术使用者：长春中国光学科学技术馆技术研发日：技术公布日：2024/5/12