Оптический прицел системы наведения управляемого снаряда

 

Изобретение относится к оптическим системам наведения управляемых снарядов и может быть использовано в системах управляемого оружия с телеориентацией в луче лазера. Сущность изобретения заключается в том, что в оптический прицел системы наведения, содержащий установленные соосно визир и прожектор, включающий в себя два инжекционных лазера, систему вывода излучения лазеров на единую оптическую ось, последовательно установленные на этой оси оптический сканер в виде вращающейся призмы и панкратический объектив, при этом ось вращения призмы совмещена с оптической осью объектива, а также непрозрачную шторку, установленную на оправу вращающейся призмы, два оптронных датчика, установленных неподвижно параллельно одной из измеряемых координат в плоскости, перпендикулярной оптической оси прожектора, угол между линиями, соединяющими каждый из датчиков с осью вращения призмы, составляет 90°, при этом выходы первого и второго оптронных датчиков подключены соответственно ко входам первой и второй схем задержки, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а также к первому и второму входам первого постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), выход схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к первым входам счетчика времени и коммутатора каналов, выход счетчика времени подключен к третьему входу первого ПЗУ, выход которого подключен к первому входу преобразователя код-время, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора и вторым входом счетчика времени, а выход преобразователя код-время подключен ко второму входу коммутатора каналов, выходы которого подключены соответственно к входам первого и второго лазеров, введены второе ПЗУ, первый и второй регистры, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и датчик температуры. При этом выход датчика температуры соединен со входом АЦП, выход которого соединен с пятым входом второго ПЗУ, выходы первого и второго регистров соединены соответственно с третьим и четвертым входами второго ПЗУ, первый и второй входы которого соединены с выходами первого и второго оптронных датчиков соответственно. Выход второго ПЗУ соединен с информационными входами счетчика времени. Технический результат изобретения состоит в повышении точности наведения управляемого объекта в широком диапазоне температур окружающей среды. 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к оптическим системам наведения управляемых снарядов и может быть использовано в системах управляемого оружия с телеориентацией в луче лазера.

Известен оптический прицел системы наведения управляемого снаряда [1], содержащий установленные соосно визир и прожектор, включающий в себя два инжекционных лазера, излучающие области которых расположены перпендикулярно осям измеряемых координат, систему вывода излучения лазеров на единую оптическую ось, последовательно установленные на этой оси оптический сканер в виде вращающейся призмы и панкратический объектив, при этом ось вращения призмы совмещена с оптической осью объектива, а также шторка, установленная на оправу вращающейся призмы, выполненная в виде непрозрачного сектора с углом разворота 180°, стороны которого проходят через ось вращения призмы и развернуты относительно плоскости наклона граней призмы на угол α в направлении вращения сканера, а радиус сектора обеспечивает перекрытие осей двух оптронных датчиков, установленных неподвижно параллельно одной из измеряемых координат, причем в плоскости, перпендикулярной оптической оси прожектора, угол между линиями, соединяющими каждый из датчиков с осью вращения призмы, составляет 90°, при этом выходы первого и второго оптронных датчиков подключены соответственно ко входам первой и второй схем задержки, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам схемы исключающее ИЛИ, а также соответственно к первому и второму входу ПЗУ, выход схемы исключающее ИЛИ подключен к первым входам счетчика времени и коммутатора каналов, выход счетчика времени подключен к третьему входу ПЗУ, выход которого подключен ко входу преобразователя код-время, выход которого подключен ко второму входу коммутатора каналов, при этом вторые входы счетчика времени и преобразователя код-время подключены к выходу опорного генератора, а первый и второй выходы коммутатора каналов подключены соответственно к входам первого и второго лазеров.

Существенным недостатком данного оптического прицела является недостаточная точность наведения управляемого объекта в широком диапазоне температур окружающей среды, вызванная смещением центра поля управления прожектора относительно линии визирования под действием температуры.

Задачей предполагаемого изобретения является повышение точности наведения управляемого объекта за счет точного совмещения центра формируемого поля наведения и оптической оси визира во всем температурном диапазоне работы прицела.

Поставленная цель достигается тем, что в оптический прицел системы наведения управляемого снаряда, содержащий установленные соосно визир и прожектор, включающий в себя два инжекционных лазера, излучающие области которых расположены перпендикулярно осям измеряемых координат, систему вывода излучения лазеров на единую оптическую ось, последовательно установленные на этой оси оптический сканер в виде вращающейся призмы и панкратический объектив, при этом ось вращения призмы совмещена с оптической осью объектива, а также непрозрачную шторку, установленную на оправу вращающейся призмы, два оптронных датчика установленных неподвижно параллельно одной из измеряемых координат, причем в плоскости, перпендикулярной оптической оси прожектора, угол между линиями, соединяющими каждый из датчиков с осью вращения призмы, составляет 90°, при этом выходы первого и второго оптронных датчиков подключены соответственно ко входам первой и второй схем задержки, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а также к первому и второму входам первого постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), выход схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к первым входам счетчика времени и коммутатора каналов, выход счетчика времени подключен к третьему входу первого ПЗУ, выход которого подключен к первому входу преобразователя код-время, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора и вторым входом счетчика времени, а выход преобразователя код-время подключен ко второму входу коммутатора каналов, выходы которого подключены соответственно к входам первого и второго лазеров, введены второе ПЗУ, первый и второй регистры, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и датчик температуры, при этом выход датчика температуры соединен со входом АЦП, выход которого соединен с пятым входом второго ПЗУ, выходы первого и второго регистров соединены соответственно с третьим и четвертым входами второго ПЗУ, первый и второй входы которого соединены с выходами первого и второго оптронных датчиков соответственно, а выход второго ПЗУ соединен с информационными входами счетчика времени.

На фиг.1 приведена структурная схема оптического прицела системы наведения.

На фиг.2 приведено смещение центра поля управления прожектора относительно линии визирования под действием температуры окружающей среды.

На фиг.3 приведены зависимости величин формируемых команд в зависимости от времени и направления сканирования.

Оптический прицел системы наведения содержит визир 1, прожектор 2, включающий в себя два инжекционных лазера 3 и 4, систему вывода излучения лазеров на единую оптическую ось 5, оптический сканер 6, призму 7, панкратический объектив 8, непрозрачную шторку 9, два оптронных датчика 10 и 11, первую и вторую схемы задержек 12 и 13, схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14, первое постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 15, счетчик времени 16, коммутатор каналов 17, преобразователь код-время 18, опорный генератор 19, второе ПЗУ 20, первый и второй регистры 21 и 22, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 23 и датчик температуры 24. Датчик температуры и АЦП могут быть выполнены, например, на основе цифрового измерителя температуры типа AD7817. Цифровые схемы (ПЗУ, счетчики, коммутаторы и логические элементы) могут быть выполнены, например, на основе однокристальной микроЭВМ типа АТ89С52 или на жесткой логике, например, на базе ПЛИС.

На этапе изготовления (юстировки) температурный диапазон работы прицела разбивается, например, на три участка (определяется разрядностью АЦП, информационной емкостью второго ПЗУ и необходимой точностью совмещения центра информационного поля с линией визирования): 1-й - от минус 50 до минус 10°С, 2-й - от минус 10С до 30°С, 3-й - от 30 до 65°С (при работе прицела в диапазоне температур от минус 50 до 65°С). Для каждой температуры, определяемой центрами этих участков, определяется смещение центра формируемого поля управления относительно оптической оси визира на максимальной дальности работы прибора. В соответствии с этими измерениями составляется табл.1 для каждого канала и каждого температурного участка, определяющая, какой канал, в какую сторону и на сколько смещается относительно линии визирования. В соответствии с этим примером центр поля управления смещен относительно визира в первом температурном диапазоне в положительную сторону как по курсу, так и по тангажу, во втором температурном диапазоне совпадает с линией визирования, а в третьем - только по тангажу в отрицательную сторону (фиг.2).

Во втором ПЗУ, в соответствии со значением на выходе первого (курс) и второго (тангаж) регистров и значением температуры окружающей среды (четвертые адресные входы) зашиты все возможные смещения центра поля управления относительно линии визира, например, как условно показано в табл.2.

В соответствии с данными табл.1 и 2 определяется необходимое значение на выходе регистра для конкретного канала и конкретного прибора (т.е. какой канал, в какую сторону и в каком температурном диапазоне необходимо сместить для совмещения его центра с линией визирования). В нашем случае для курса необходимо смещение центра поля управления в отрицательную сторону только в первом температурном диапазоне, что соответствует в соответствии с данными табл.2 значению на выходе первого регистра 0111, а для тангажа необходимо смещение в первом температурном диапазоне в отрицательную сторону, во втором - не смещать, а в третьем - в положительную сторону, что соответствует в соответствии с данными табл.2 значению на выходе второго регистра 0110. В соответствии с этим устанавливают на выходе первого регистра код 0111, а на выходе второго - 0110 (в простейшем случае это могут быть просто перемычки между соответствующим входом второго ПЗУ и соответствующими полюсами источника питания).

Работает прицел следующим образом.

По включении прибора сигнал с выхода датчика температуры 24 поступает на вход АЦП 23, где аналоговый сигнал преобразовывается в его цифровой эквивалент, который поступает на четвертые адресные входы второго ПЗУ 20.

При этом вращающаяся призма 7 совершает нутационное сканирование плоскими лучами лазеров 3 и 4 по формируемому полю, радиус которого на дальности управляемого объекта поддерживается постоянным за счет изменения фокусного расстояния панкратического объектива 8. При этом в ходе вращения призмы шторка 9 производит последовательное прерывание в оптронных датчиках 10 и 11. Комбинация сигналов, на выходах которых определяет направление сканирования каждого плоского луча по формируемому полю. Данные сигналы поступают на первые адресные входы второго ПЗУ 20 и после прохождения схем задержки 12 и 13 на первые адресные входы первого ПЗУ 15 и соответственно на первый и второй входы схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14, на выходе которой формируется сигнал, определяющий работу канала курса (включен первый лазер 4 - сигнал лог.1) или канала тангажа (включен второй лазер 3 - сигнал лог.0). От момента каждой смены состояния сигнала на выходе схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 код с выхода второго ПЗУ 20, определяющий начальное смещение характеристики (а следовательно, и центр поля управления по данного канала) для включаемого канала (сигналы на его первом адресном входе), значение температурного диапазона работы прицела (четвертые адресные входы), а также значение на выходах первого(только для курса) или второго (только для тангажа) регистров, поступает на информационные входы счетчика времени 16 и переписывается на его выход. Счетчик времени 16 синхронно с частотой опорного генератора 19 формирует на своем выходе код, пропорциональный текущему времени относительно смены сигнала на выходе схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 с соответствующим смещением в ту или иную сторону, который подается на вторые адресные входы первого ПЗУ 15. В зависимости от состояния адресных входов первое ПЗУ 15 формирует на своем выходе код, в соответствии с которым преобразователь код- время 18 формирует парные импульсы, причем временной интервал между импульсами в паре соответствует текущему каналу сканирования, а частота повторения посылок линейно меняется во времени. При этом зависимость периода повторения посылок от времени приведена на фиг.3; а - при нулевом смещении центра информационного поля; б - при смещении центра информационного поля в положительную сторону и в - при смещении центра информационного поля в отрицательную сторону. Т.о. за счет смещения временной характеристики формируемых команд происходит совмещение центра поля управления, формируемого прожектором с линией визирования прицела, как это показано на фиг.2.

Т.о. не зависимо от температуры окружающей среды центр информационного поля, формируемый прожектором, совпадает с линией визирования, что исключает ошибку наведения управляемого объекта, связанную с их рассогласованием, что существенно повышает точность наведения управляемого объекта во всем температурном диапазоне работы прицела.

Источники информации

Патент РФ №2150073 МПК 7 F 41 G 7/26

Формула изобретения

Оптический прицел системы наведения управляемого снаряда, содержащий установленные соосно визир и прожектор, включающий в себя два инжекционных лазера, излучающие области которых расположены перпендикулярно осям измеряемых координат, систему вывода излучения лазеров на единую оптическую ось, последовательно установленные на этой оси оптический сканер в виде вращающейся призмы и панкратический объектив, при этом ось вращения призмы совмещена с оптической осью объектива, а также непрозрачную шторку, установленную на оправу вращающейся призмы, два оптронных датчика, установленных неподвижно параллельно одной из измеряемых координат, причем в плоскости, перпендикулярной оптической оси прожектора, угол между линиями, соединяющими каждый из датчиков с осью вращения призмы, составляет 90°, при этом выходы первого и второго оптронных датчиков подключены соответственно к входам первой и второй схем задержки, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам схемы “исключающее ИЛИ”, а также к первому и второму входам первого постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), выход схемы “исключающее ИЛИ” подключен к первым входам счетчика времени и коммутатора каналов, выход счетчика времени подключен к третьему входу первого ПЗУ, выход которого подключен к первому входу преобразователя “код-время”, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора и вторым входом счетчика времени, а выход преобразователя “код-время” подключен ко второму входу коммутатора каналов, выходы которого подключены соответственно к входам первого и второго лазеров, отличающийся тем, что в него введены второе ПЗУ, первый и второй регистры, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и датчик температуры, при этом выход датчика температуры соединен со входом АЦП, выход которого соединен с пятым входом второго ПЗУ, выходы первого и второго регистров соединены соответственно с третьим и четвертым входами второго ПЗУ, первый и второй входы которого соединены с выходами первого и второго оптронных датчиков соответственно, а выход второго ПЗУ соединен с информационными входами счетчика времени.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3