Прицел-прибор наведения
Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к устройствам прицеливания и наведения управляемых снарядов. Прицел-прибор наведения включает два параллельных канала. Первый канал - визирный включает оптически связанные объектив, систему оптического сопряжения и систему наблюдения с прицельной маркой. Второй канал - наведения включает последовательно расположенные и оптически связанные лазерный излучатель, растровый модулятор со встроенной системой подсветки его рабочей зоны видимым излучением, панкратическую систему, коллектив, спектроделитель и объектив. Прицел-прибор наведения включает также устройство контроля параллельности осей канала наведения и визирного канала, выполненное в виде афокального световозвращателя и установленное перед объективом на его оптической оси с возможностью вывода из хода лучей визирного канала и котировочных перемещений в двух взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси объектива. Коллектив установлен в фокальной плоскости объектива для длины волны света, соответствующей излучению лазерного излучателя с возможностью юстировочных перемещений в двух взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси объектива. Реализация изобретения позволяет повысить точность наведения управляемых снарядов, уменьшить габаритные размеры объектива и прицела-прибора наведения в целом, а также упростить его конструкцию. 4 ил.
Изобретение относится к области оптического приборостроения, более конкретно - к устройствам прицеливания и наведения управляемых снарядов на цель по лазерному лучу.
Известен прицел-прибор наведения [1], включающий визирный канал, содержащий оптически связанные объектив, систему оптического сопряжения и систему наблюдения с прицельной маркой, канал наведения, содержащий последовательно расположенные и оптически связанные лазерный излучатель, растровый модулятор со встроенной системой подсветки его рабочей зоны видимым излучением, панкратическую систему, коллектив, систему оптического сопряжения и объектив, при этом система оптического сопряжения и объектив являются общими для обоих каналов, и устройство контроля параллельности осей канала наведения и визирного канала, установленное перед объективом с возможностью вывода из хода лучей каналов. Система оптического сопряжения выполнена в виде плоского зеркала, расположенного на оптической оси объектива под углом к ней. Плоское зеркало имеет отверстие, которое обеспечивает прохождение излучения лазерного излучателя к объективу. Отверстие смещено с оптической оси объектива, при этом ось канала наведения смещена с оси объектива и визирного канала. Устройство контроля параллельности осей канала наведения и визирного канала расположено перед объективом и выполнено в виде оптически связанных зеркального ромба со спектроделителем, световозвращателя и системы поворотных оптических клиньев для компенсации ошибок юстировки прицела прибора наведения.
Недостатками известного прицела-прибора наведения являются значительные габаритные размеры объектива (световой диаметр объектива более 100 мм), значительные аберрации оптической системы канала наведения, обусловленные внеосевым ходом главного луча, снижающие точность наведения управляемого снаряда, сложная конструкция устройства контроля параллельности осей канала наведения и визирного канала, повышенная трудоемкость юстировки устройства контроля параллельности осей каналов, а также канала наведения в целом.
Задачей изобретения является повышение точности наведения управляемых снарядов, уменьшение габаритных размеров объектива и прицела-прибора наведения в целом, упрощение конструкции.
Для решения этой задачи в прицеле-приборе наведения, включающем визирный канал, содержащий оптически связанные объектив, систему оптического сопряжения и систему наблюдения с прицельной маркой, канал наведения, содержащий последовательно расположенные и оптически связанные лазерный излучатель, растровый модулятор со встроенной системой подсветки его рабочей зоны видимым излучением, панкратическую систему, коллектив, систему оптического сопряжения и объектив, при этом система оптического сопряжения и объектив являются общими для обоих каналов, и устройство контроля параллельности осей канала наведения и визирного канала, установленное перед объективом с возможностью вывода из хода лучей каналов, оси визирного канала и канала наведения совмещены посредством системы оптического сопряжения, выполненной в виде спектроделителя, расположенного на оптической оси объектива под углом к ней, коллектив канала наведения установлен в фокальной плоскости объектива для длины волны света, соответствующей излучению лазерного излучателя, с возможностью юстировочных перемещений в двух взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси объектива, а устройство контроля параллельности канала наведения и визирного канала выполнено в виде афокального световозвращателя и установлено на оптической оси объектива с возможностью юстировочных перемещений в двух взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси объектива.
Совмещение осей визирного канала и канала наведения посредством системы оптического сопряжения, выполненной в виде спектроделителя, расположенного на оптической оси объектива под углом к ней, позволяет уменьшить примерно вдвое световой диаметр объектива, а следовательно, и поперечные габаритные размеры прицела-прибора наведения. Одновременно обеспечен осевой ход главного луча канала наведения, что исключает влияние аберраций внеосевого светового пучка на качество формирования лазерного поля управления и позволяет повысить точность наведения управляемых снарядов на цель. Установка коллектива в фокальной плоскости объектива для длины волны света, соответствующей излучению лазерного излучателя, с возможностью юстировочных перемещений в двух взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси объектива, и выполнение устройства контроля параллельности канала наведения и визирного канала в виде афокального световозвращателя и установка его на оптической оси объектива с возможностью юстировочных перемещений в двух взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси объектива, обеспечивает возможность согласования осей каналов и упрощение конструкции устройства контроля параллельности канала наведения и визирного канала, а также канала наведения в целом.
На фиг.1 представлена принципиальная схема прицела-прибора наведения, на фиг.2 показан вариант выполнения афокального световозвращателя, на фиг.3 и 4 - фрагменты поля зрения визирного канала в моменты выверки каналов.
Прицел-прибор наведения включает (фиг.1) два параллельных канала. Первый канал - визирный канал - включает оптически связанные объектив 1, систему оптического сопряжения, выполненную в виде спектроделителя 2, и систему наблюдения 3, содержащую сетку 4 с прицельной маркой и окуляр 5, при этом сетка 4 расположена в фокальной плоскости объектива 1. Второй канал - канал наведения - включает последовательно расположенные и оптически связанные лазерный излучатель 6, блок модулятора 7, содержащий растровый модулятор 8, выполненный в виде растра, вращающегося посредством электродвигателя, и встроенную систему подсветки 9 рабочей зоны растра видимым излучением, которое вводится в рабочую область растра с помощью спектроделителя 10, панкратическую систему 11, коллектив 12, плоское зеркало 13, спектроделитель 2 и объектив 1. Растр выполнен в виде стеклянного диска с двумя кодовыми дорожками, имеющими прозрачные и непрозрачные штрихи различной ширины. Плоское зеркало 13 служит для удобства компоновки прицела-прибора наведения. Прицел-прибор наведения включает также устройство контроля параллельности осей канала наведения и визирного канала, выполненное в виде афокального световозвращателя 14, установленного на оптической оси объектива 1 с возможностью вывода из хода лучей каналов и с возможностью юстировочных перемещений в двух взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси объектива 1. Спектроделитель 2, расположенный на оптической оси объектива 1 под углом к ней, обеспечивает совмещение осей визирного канала и канала наведения. Оптическая линзовая система канала наведения имеет отличный от нуля хроматизм положения для излучения лазерного излучателя и видимого излучения, при этом коллектив 12 установлен в фокальной плоскости F объектива 1 для длины волны света, соответствующей излучению лазерного излучателя, и имеет возможность юстировочных перемещений в двух взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси объектива 1, как показано стрелками на фиг.1. С плоскостью F совпадает и изображение кодовых дорожек растра растрового модулятора 8, сформированное излучением лазерного излучателя 6. При этом изображение кодовых дорожек растра растрового модулятора 8, сформированное видимым светом встроенной системы подсветки 9, расположено в плоскости Р, удаленной от плоскости F на расстояние Δ. При этом плоскость растра растрового модулятора 8 оптически сопряжена в видимой области спектра излучения с плоскостью Р и с прицельной маркой сетки 4 посредством афокального световозвращателя 14. Афокальный световозвращатель 14 может быть выполнен в виде уголкового отражателя со сферической входной гранью или в виде уголкового отражателя с расположенной перед его входной гранью афокальной пластиной. Афокальный световозвращатель 14 также может быть выполнен в виде системы "кошачий глаз" (фиг.2), состоящей из последовательно расположенных и оптически связанных объектива 15 и размещенного вблизи него фокальной плоскости плоского зеркала 16.
На фиг.3, 4 поз.17 показана прицельная марка сетки 4 визирного канала, поз.18 - изображение кодовых дорожек растра растрового модулятора 8, поз.19 - выверочные штрихи на сетке 4 визирного канала.
Работает прицел-прибор наведения следующим образом.
Лучи света от реальных объектов проходят объектив 1 и формируют в плоскости сетки 4 с прицельной маркой 17 изображения объектов, которые рассматриваются вместе с прицельной маркой с помощью окуляра 5. Лазерное излучение при пуске управляемого снаряда от лазерного излучателя 6 проходит через кодовые дорожки растра растрового модулятора 8, затем панкратическую систему 11 и формирует промежуточное изображение кодовых дорожек в плоскости F. С помощью зеркала 13, спектроделителя 2 и объектива 1 изображение кодовых дорожек растра проектируется в пространство наблюдаемых объектов, в котором образуется лазерное поле управления, наводящее управляемый снаряд на цель, отмеченную оператором вершиной прицельной марки 17. Размер поля управления изменяется в соответствии с циклограммой работы систем канала наведения. Сказанное справедливо лишь в случае строгой параллельности осей визирного канала и канала наведения. Выполнение этого требования обеспечивается при сборке прицела-прибора наведения.
Для оперативного контроля параллельности осей каналов оператор устанавливает афокальный световозвращатель 14 на ось объектива, как показано на фиг.1, и включает систему подсветки 9 рабочей зоны растра растрового модулятора 8. В этом случае видимое излучение системы подсветки формирует промежуточное изображение кодовых дорожек растра модулятора в виде квадрата в плоскости Р, проходит коллектив 12, отражается зеркалом 13, спектроделителем 2, проходит объектив 1, отражается от афокального световозвращателя 14, снова проходит объектив 1 и формирует в плоскости прицельной марки сетки 4 рабочее изображение 18 (фиг.3 и 4) кодовых дорожек растра. На сетке 4 вместе с прицельной маркой нанесены выверочные штрихи 19, с которыми в случае правильного углового согласования осей каналов должны совпадать границы наблюдаемого квадрата, как показано на фиг.3. Если это условие нарушено (фиг.4), то для точной стрельбы управляемыми снарядами необходима выверка каналов прицела-прибора наведения. Обнаруженное угловое рассогласование каналов может быть устранено, например, с помощью встроенной в прицел-прибор наведения системы выверки, которая на фиг.1 не показана.
В общем случае при строгой параллельности осей каналов прицела-прибора наведения границы наблюдаемого в поле зрения окуляра 5 квадрата не совпадают с выверочными штрихами 19 сетки 4, что обусловлено ошибками юстировки оптических систем и погрешностями изготовления оптических деталей. Совпадения границ наблюдаемого в поле зрения окуляра 5 квадрата с выверочными штрихами 19 добиваются следующим образом.
При изготовлении прицела-прибора наведения смещают коллектив 12 перпендикулярно его оптической оси в двух взаимно ортогональных направлениях, как показано стрелками на фиг.1. В этом случае выходящий из объектива световой пучок смещается относительно световозвращателя 14 на некоторую величину δ, зависящую от фокусных расстояний коллектива 12 и объектива 1, что в силу относительно малых размеров световозвращателя 14 и сферичности волнового фронта этого светового пучка, вызванного расфокусировкой промежуточного изображения кодовых дорожек растра растрового модулятора 8, приведет к смещению изображения квадрата 18 относительно выверочных штрихов 19. Величина углового смещения α квадрата 18 может быть рассчитана по приближенной формуле:
α=δΔ/f2,
где f - фокусное расстояние объектива 1. В изготовленном опытном образце прицела-прибора наведения смещение коллектива на 1 мм вызывает угловое смещение квадрата 18 на 20".
При эксплуатации прицела-прибора наведения обнаруженное рассогласование квадрата 18 относительно выверочных штрихов 19 устраняют юстировочными перемещениями в двух взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси объектива световозвращателя 14, эквивалентными по своему действию с поперечными смещениями коллектива 12, так как эта операция не требует глубокой разборки прицела-прибора наведения.
Таким образом, новый прицел-прибор наведения вследствие совмещения осей визирного канала и канала наведения обладает меньшими по сравнению с прототипом габаритными размерами объектива и поперечными размерами прицела-прибора наведения в целом, имеет более простую конструкцию канала управления, обеспечивающую снижение трудоемкости его юстировки, и вследствие улучшения качества формируемого лазерного поля управления, вызванного исключением внеосевого хода лучей в канале наведения, позволяет повысить точность стрельбы управляемыми снарядами.
Источник информации
1. Патент RU №2108531. Прицел-прибор наведения. С.7, 8. Опубл. 10.04.1998, Бюл. №10.
Прицел-прибор наведения, включающий визирный канал, содержащий оптически связанные объектив, систему оптического сопряжения и систему наблюдения с прицельной маркой, канал наведения, содержащий последовательно расположенные и оптически связанные лазерный излучатель, растровый модулятор со встроенной системой подсветки его рабочей зоны видимым излучением, панкратическую систему, коллектив, систему оптического сопряжения и объектив, при этом система оптического сопряжения и объектив являются общими для обоих каналов, устройство контроля параллельности осей канала наведения и визирного канала, установленное перед объективом с возможностью вывода из хода лучей каналов, отличающийся тем, что оси визирного канала и канала наведения совмещены посредством системы оптического сопряжения, выполненной в виде спектроделителя, расположенного на оптической оси объектива под углом к ней, коллектив канала наведения установлен в фокальной плоскости объектива для длины волны света, соответствующей излучению лазерного излучателя, с возможностью котировочных перемещений в двух взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси объектива, а устройство контроля параллельности канала наведения и визирного канала выполнено в виде афокального световозвращателя и установлено на оптической оси объектива с возможностью юстировочных перемещений в двух взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси объектива.
