Способ контроля параметров прицела системы телеориентирования с излучающими каналами на инжекционных лазерах на краю поля управления летательным аппаратом и устройство для его реализации
Владельцы патента RU 2633660:
Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" (RU)
Изобретение относится к средствам контроля прицелов, предназначенных для телеориентирования в луче машин и, в частности, летательных аппаратов, использующих в качестве источников излучения инжекционные лазеры. Заявленный способ контроля параметров прицела системы телеориентирования с излучающими каналами на инжекционных лазерах на краю поля управления летательным аппаратом включает излучение через диафрагму с отверстием, которую устанавливают перпендикулярно оптической оси излучения в фокальной плоскости объектива коллиматора, производят снятие сигнала излучения регистрирующим устройством, которым сигнал излучения преобразуют в координаты, и оценивают параметры прицела. Диафрагму выполняют с отверстием, эксцентричным относительно ее геометрической оси и смещенным на край поля, а ось диафрагмы совмещают с осью лазерного излучения прибора, при этом диафрагму вращают в режиме динамической координаты с частотой 0,5-1,5 Гц, производят снятие сигнала излучения регистрирующим устройством на краю поля и оценивают параметры прицела. Заявленный способ реализуется устройством контроля параметров прицела системы телеориентирования с излучающими каналами на инжекционных лазерах на краю поля управления летательным аппаратом и содержит диафрагму, расположенную в фокальной плоскости объектива коллиматора, фотоприемное устройство с электронной аппаратурой, соединенное с электронной аппаратурой измерения координат и контрольно-измерительной аппаратурой выделения координат, кассетницу для светофильтров, установленные на оптической скамье. При этом диафрагма выполнена в виде диска с отверстием, геометрическая ось которого не совпадает с геометрической осью диска, установленного и закрепленного соосно лазерному излучению прибора во втулке, установленной на подшипниках в корпусе редуктора с электродвигателем и имеющей зубчатое колесо, которое кинематически контактирует с зубчатой шестерней, соединенной с валом электродвигателя. Технический результат - повышение качества контроля параметров прицела за счет обеспечения максимальной точности на краю поля управления летательным аппаратом 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Предлагаемая группа изобретений относится к средствам контроля прицелов, предназначенных для телеориентирования в луче машин и, в частности, летательных аппаратов, использующих в качестве источников излучения инжекционные лазеры.
Снятие энергетических характеристик на краю информационного поля прицела (ошибок формирования сигналов координат, несоосности излучающих каналов и визира, мощности излучения, коэффициента усиления) - сложная техническая задача в связи с жесткостью допусков и широким диапазоном условий эксплуатации. Основное требование к снятию характеристик - обеспечить неизменность направления визирной оси по отношению к неподвижной части прибора. Так, характерное значение допускаемой несоосности - несколько угловых секунд во всем диапазоне условий эксплуатации по температурам - ±50°C.
Большинство известных способов и устройств для снятия энергетических характеристик прицелов не могут быть использованы для контроля параметров прицелов по периметру поля относительно оси излучения, т.к. не имеют канала приема излучения для определения энергетического потенциала луча.
Для получения информации о положении управляемого объекта в поле зрения оптической следящей системы применяются самые разнообразные устройства, содержащие несколько расположенных рядом фотоприемников, разность засветки которых позволяет судить о смещении источника излучения (прибор - прицела наведения) и обработке принимаемого сигнала управляемого объекта.
Управляющее воздействие в такой системе определяется угловым рассогласованием между ее оптической осью и линией визирования на цель.
С энергетической точки зрения излучающий прибор - прицел наведения (ППН) может быть охарактеризован мощностью лазерного излучения и ее спектральным распределением.
При расчете приходящего потока излучения на приемник управляемого объекта во многих случаях, например, когда цель находится на значительном расстоянии и излучает малое количество энергии, следует учитывать ослабление излучения атмосферой. Это ослабление зависит от состава атмосферы и расстояния между ППН и управляемым объектом.
Ослабление излучения вызывается двумя причинами: поглощением и рассеянием, причем поглощению более подвержены ИК-лучи, а рассеянию видимые и ультрафиолетовые.
Основными поглотителями являются пары воды, углекислый газ, озон и некоторые второстепенные примеси: метан, тяжелая вода и т.д.
Рассеяние обуславливается различными твердыми и жидкими включениями в атмосфере, такими как пыль, капельки воды, частицы льда и т.д. Ослабление излучения селективно, то есть зависит от спектра излучения.
Известен способ контроля параметров прицела системы телеориентирования с излучающими каналами на инжекционных лазерах, реализуемый устройством патент №2265183 РФ от 27.11.2005 (заявка №2004113791/02 от 05.05.2004), который взят в качестве прототипа.
Способ контроля заключается в следующем: в устройстве контроля параметров прицела диафрагма, кассетница и фотоприемное устройство размещены на двухкоординатном столике, снабженном фотоэлектрическими преобразователями и кронштейнами, соединенными со стойкой. Стойка установлена в рейтере, который закреплен на оптической скамье. Электронная аппаратура фотоприемного устройства размещена между кронштейнами посредством переходника, на торце которого выполнен П-образный паз с входящими в него с обеих сторон стопорными элементами, контактирующими с вкладышами, которые размещены внутри паза симметрично относительно стойки. Аппаратура выделения координат соединена с электронной аппаратурой фотоприемного устройства посредством аппаратуры измерения координат.
Траектория управляемого объекта происходит по синусоидальной траектории с частотой 0,5-1,5 Гц и с удалением управляемый объект может попасть на край сканирующего поля. При попадании на край поля происходит ослабление излучения с координатами, которых недостаточно для возвращения управляемого объекта на центр луча.
Недостатком данного устройства является то, что устройство не позволяет снять координаты управляемого объекта на краю поля.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества контроля параметров прицела за счет обеспечения максимальной точности на краю поля управления летательным аппаратом.
Решение поставленной задачи достигается в способе контроля параметров прицела системы телеориентирования с излучающими каналами на инжекционных лазерах на краю поля управления летательным аппаратом, включающем излучение через диафрагму с отверстием, которую устанавливают перпендикулярно оптической оси излучения в фокальной плоскости объектива коллиматора, производят снятие сигнала излучения регистрирующим устройством, которым сигнал излучения преобразуют в координаты, и оценивают параметры прицела, используют диафрагму с отверстием эксцентричным относительно ее геометрической оси и смещенным на край поля, а ось диафрагмы совмещают с осью лазерного излучения прибора, при этом диафрагму вращают в режиме динамической координаты с частотой 0,5-1,5 Гц, производят снятие сигнала излучения регистрирующим устройством на краю поля и оценивают параметры прицела, а в устройстве контроля параметров прицела системы телеориентирования с излучающими каналами на инжекционных лазерах на краю поля управления летательным аппаратом, содержащем диафрагму, расположенную в фокальной плоскости объектива коллиматора, фотоприемное устройство с электронной аппаратурой, соединенное с электронной аппаратурой измерения координат и контрольно-измерительной аппаратурой выделения координат, кассетницу для светофильтров, установленные на оптической скамье, отличающемся тем, что диафрагма выполнена в виде диска с отверстием, геометрическая ось которого не совпадает с геометрической осью диска, установленного и закрепленного соосно лазерному излучению прибора во втулке, установленной на подшипниках в корпусе редуктора с электродвигателем и имеющей зубчатое колесо, которое кинематически контактирует с зубчатой шестерней, соединенной с валом электродвигателя.
Предложенный способ определения координат на краю поля управляемого объекта и устройство для его реализации позволяют повысить качество и эффективность ППН.
Предлагаемое изобретение поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 представлено устройство для реализации способа контроля параметров, а на фиг. 2 представлена кинематическая связь диафрагмы, выполненной в виде диска с отверстием, смещенным относительно центра лазерного излучения прибора, с электроприводом через корпус редуктора, где:
1 - прибор системы телеориентирования с излучающими каналами на инжекционных лазерах;
2 - объектив коллиматора, позволяющий искусственно создавать бесконечно удаленный объект (точку, шкалу, миру) для визирования;
3 - диафрагма, выполненная в виде диска с эксцентрично расположенным отверстием, геометрическая ось которого не совпадает с геометрической осью диска и лазерного излучения;
4 - отверстие в диске, расположенное на краю поля излучения;
5 - совмещенная оптическая ось излучения лазера и линии визирования (прицельной марки) с геометрической осью диска;
6 - фокальная плоскость объектива коллиматора 2;
7 - кассетница со светофильтрами, коэффициенты которых выбраны из условия уравнения сигналов, создаваемых разными прибор - прицелами на фотоприемнике; коэффициент пропускания светофильтров для уравнения сигналов выбирается с учетом параметров контролируемого прибор - прицела (мощности излучения лазеров, диаметра и фокусного расстояния объектива излучающих каналов) и уточняется по результатам экспериментальной отработки. Уравнение сигналов на выходе фотоприемника упрощает их обработку и обеспечивает повышенную точность измерений;
8 - фотоприемное устройство с электронной аппаратурой
9 - электронная аппаратура измерения координат;
10 - контрольно-измерительная аппаратура выделения координат;
11 - втулка, имеющая зубчатое колесо, которая на подшипниках 12 установлена в корпус редуктора 16;
13 - электродвигатель, вал которого скреплен с зубчатой шестерней 14;
15 - оптическая скамья, например, ОСК-2ЦЛ;
Z и Y - координаты, характеризующие величину излучения относительно линии визирования (прицельной маркой).
На фиг. 3 представлено совмещение оптической оси излучения лазера и линии визирования (прицельной марки) с диафрагмой, при которой определяются координаты и мощность лазерного излучения в центре поля.
На фиг. 4 диафрагма выполнена в виде диска с эксцентрично расположенным отверстием, геометрическая ось которого не совпадает с геометрической осью диска и лазерного излучения, благодаря которой замеряют координаты и мощность излучения на краю поля при динамическом вращении с частотой 0,5-1,5 Гц.
Работает устройство следующим образом.
Прибор системы телеориентирования с излучающими каналами на инжекционных лазерах 1, объектив коллиматора 2, диафрагму 3, выполненную в виде диска с эксцентричным отверстием 4, геометрическая ось которого не совпадает с геометрической осью диска и лазерного излучения, устанавливают с совмещением оптической оси излучения прибора 5 в фокальную плоскость объектива коллиматора 6. Далее устанавливают кассетницу со светофильтрами 7, фотоприемное устройство 8 с электронной аппаратурой, электронную аппаратуру измерения координат 9, контрольно-измерительную аппаратуру 10 выделения координат Z и Y относительно оптической оси прибор - прицела, втулку с зубчатым колесом 11 в подшипниках 12, в которой закреплена диафрагма 3, а втулка с зубчатым колесом 11 кинематически контактирует с шестерней 14, соединенной с валом электродвигателя 13. Затем совмещают центр отверстия диафрагмы 3, которая установлена в фокальной плоскости 6 объектива коллиматора 2, с прицельной маркой прицела на оптически сопряженных осях 5. Включают излучение каналов и электродвигатель 13 редуктора, который вращает диафрагму 3 со смещенным отверстием 4.
Излучение прицела через коллиматор, объектив коллиматора, диафрагму, кассетницу со светофильтрами поступает на фотоприемное устройство 8 с электронной аппаратурой, электронную аппаратуру измерения координат 9 и контрольно-измерительную аппаратуру выделения координат 10, где сигнал преобразуют в координаты.
По величине сигнала на выходе фотоприемного устройства с учетом коэффициента пропускания светофильтров производят оценку мощности излучения, т.е. энергетические характеристики канала в поле излучения прибора.
По результатам проверок параметров прицела принимается решение о его пригодности к дальнейшей эксплуатации.
Экспериментальные исследования подтвердили, что способ и устройство его реализации с заявленной совокупностью признаков обеспечивают технологичность, высокую точность и надежный контроль параметров прицелов на основе инжекционных лазеров.
1. Способ контроля параметров прицела системы телеориентирования с излучающими каналами на инжекционных лазерах на краю поля управления летательным аппаратом, включающий излучение через диафрагму с отверстием, которую устанавливают перпендикулярно оптической оси излучения в фокальной плоскости объектива коллиматора, производят снятие сигнала излучения регистрирующим устройством, которым сигнал излучения преобразуют в координаты, и оценивают параметры прицела, отличающийся тем, что используют диафрагму с отверстием, эксцентричным относительно ее геометрической оси и смещенным на край поля, ось диафрагмы совмещают с осью лазерного излучения прибора, при этом диафрагму вращают в режиме динамической координаты с частотой 0,5-1,5 Гц, производят снятие сигнала излучения регистрирующим устройством на краю поля и оценивают параметры прицела.
2. Устройство контроля параметров прицела системы телеориентирования с излучающими каналами на инжекционных лазерах на краю поля управления летательным аппаратом, содержащее диафрагму, расположенную в фокальной плоскости объектива коллиматора, фотоприемное устройство с электронной аппаратурой, соединенное с электронной аппаратурой измерения координат и контрольно-измерительной аппаратурой выделения координат, кассетницу для светофильтров, установленные на оптической скамье, отличающееся тем, что диафрагма выполнена в виде диска с отверстием, геометрическая ось которого не совпадает с геометрической осью диска, установленного и закрепленного соосно лазерному излучению прибора во втулке, установленной на подшипниках в корпусе редуктора с электродвигателем и имеющей зубчатое колесо, которое кинематически контактирует с зубчатой шестерней, соединенной с валом электродвигателя.
