Контейнер для оптико-электронных приборов
Владельцы патента RU 2689898:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") (RU)
Изобретение может использоваться в приборостроении для защиты оптико-электронных приборов (ОЭП) от влияния окружающей среды, в том числе от температурных воздействий. Задачей изобретения является расширение нижней температурной границы эксплуатации до минус 50°С и исключение влияния турбулентности на точность измерений ОЭП. Контейнер для оптико-электронных приборов состоит из основания, кожуха, на внутренних стенках которого установлены термоэлементы и блок управления с термодатчиком, обеспечивающие термостатирование, при этом основание и кожух образуют герметичный контейнер, заполненный инертным газом; на уровне оптического элемента оптико-электронного прибора в кожухе установлены иллюминаторы, количество и расположение которых соответствует количеству направлений на объекты измерений; в корпус контейнера встроены коммуникационный блок и два штуцера. При этом для снижения положительной температуры внутри контейнера могут использоваться термоэлектрические модули на элементах Пельтье, установленные с внешней стороны корпуса контейнера. Техническим результатом является обеспечение работоспособности оптико-электронного прибора при температуре до минус 50°С и исключение влияния турбулентности на точность измерений ОЭП. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение может использоваться в приборостроении для защиты оптико-электронных приборов (ОЭП) от влияния окружающей среды, в том числе от температурных воздействий.
Из уровня техники известен защитный аэродинамический кожух для оптических приборов, описанный в патенте на изобретение RU 2256958 с приоритетом от 22.03.2004 г. Данное техническое решение предназначено для защиты оптических приборов от атмосферных воздействий и содержит закрывающий верхнюю и боковые части оптических приборов кожух с отверстиями для прохождения оптических излучений, в котором установлены экраны с целью аэродинамического торможения вблизи оптических приборов.
Недостаток данного изобретения заключается в том, что его кожух выполнен не герметично, из-за чего оптика подвержена атмосферному воздействию.
Прототипом изобретения является полезная модель RU 173874 с приоритетом от 05.08.2016 г. В данном техническом решении представлен термостатированный корпус, образованный двумя монолитными половинами, в которых имеются канавки с нагревательными элементами и термопарами для контроля температуры.
Недостатком данного изобретения является обеспечение работоспособности оптико-электронных приборов в ограниченном до минус 40°С диапазоне температур. Также в данном техническом решении не раскрыто, каким образом ОЭП осуществляют визирование объектов через монолитную стенку корпуса.
Задачей изобретения является расширение нижней температурной границы эксплуатации до минус 50°С и исключение влияния турбулентности на точность измерений ОЭП.
На фигуре 1 представлена конструкция заявляемого термостатированного герметичного контейнера для оптико-электронных приборов:
1. Основание;
2. Кожух;
3. Иллюминаторы;
4. Термоэлементы;
5. Блок управления с термодатчиком;
6. Коммуникационный блок;
7. Штуцеры.
Конструкция выполнена следующим образом:
Контейнер для оптико-электронных приборов включает основание (1), на которое установлен кожух (2), образуя герметичный контейнер. В стенках кожуха (2) расположены иллюминаторы (3), их количество соответствует числу объектов измерения. Термоэлементы (4) и блок управления с термодатчиком (5) установлены на стенку кожуха (2) с внутренней стороны. Коммуникационный блок (6) и штуцеры (7) встроены в корпус контейнера.
Раскрытие изобретения:
Кожух (2) и основание (1) выполнены так, чтобы при сборке обеспечить полную герметичность конструкции, например, свинчиванием.
Герметичность конструкции необходима для заполнения контейнера инертным газом (неон, гелий, азот и др.). Инертный газ по своим свойствам имеет завершенную устойчивую конфигурацию внешнего электронного уровня и позволяет исключить влияние турбулентности на измерения ОЭП.
Газ для заполнения выбирается из условия обеспечения наименьших оптических искажений. При наличии температурных градиентов наименьшие оптические искажения будут иметь место при использовании газа с минимальным коэффициентом преломления n и максимальным коэффициентом теплопроводности σ. Наилучшими характеристиками обладает гелий (n=1,000035; σ=0,152 Вт/м К), однако в связи с его высокой текучестью, применение нежелательно при длительной эксплуатации.
Оптимальным является использование для наполнения контейнера инертного газа неона (n=1,000067; σ=0,049 Вт/м К). Для сравнения, широко используемый в технических газонаполненных системах азот имеет следующие параметры: n=1,000297; σ=0,026 Вт/м К.
Для обеспечения визирования на объекты измерения ОЭП в контейнере установлены иллюминаторы (3). Количество и расположение иллюминаторов (3) соответствует количеству и направлению объектов измерения.
Термоэлементы (4) установлены на стенку кожуха (2) с внутренней стороны. Использование термоэлементов (4) расширяет нижнюю температурную границу окружающей среды до минус 50°С, при этом ОЭП сохраняет работоспособность без внесения погрешности в измерения, за счет поддержания внутри контейнера оптимальной температуры для ОЭП. Количество термоэлементов (4) зависит от требуемых температурных условий эксплуатации ОЭП.
Поддержание необходимой температуры внутри контейнера осуществляется автоматически блоком управления с термодатчиком (5), который расположен на внутренней стенке кожуха.
Снаружи корпуса контейнера возможна установка термоэлектрических модулей на элементах Пельтье с радиаторами, которые подключаются через коммуникационный блок, что позволяет повысить эффективность пассивного охлаждения контейнера и следственно снизить температуру внутри него. Данное решение может быть использовано в случае ограничения максимальной положительной температуры эксплуатации ОЭП.
Коммуникационный блок (6) предназначен для электропитания системы термостатирования, ОЭП, а также подключения периферийных устройств, например ЭВМ, не нарушая при этом герметичности конструкции.
Штуцеры (7) устанавливаются в корпусе контейнера в количестве двух штук, что необходимо для проведения процедуры продувки контейнера перед его заполнением инертным газом.
На фигуре 2 представлен пример исполнения изобретения:
- в качестве ОЭП показан малогабаритный автоколлиматор на поворотном столе (8);
- в кожухе (2) установлено два иллюминатора (3), для измерения угла 180°±5°;
- контейнер заполнен неоном;
- для обогрева контейнера объемом 0,1 м3 использовано 2 термоэлемента (4) (на фигуре виден один), общей мощностью 50 ватт, помимо этого тепловыделение ОЭП составило 100 Вт;
- процесс измерения, съем показаний и визуализация процесса выполняются посредством ЭВМ, подключенной через коммуникационный блок (5).
ОЭП защищенный такой конструкцией, в практических условиях обеспечил измерение углов с заданной точностью между объектами визирования в диапазоне 180°±5° при температуре окружающей среды минус 50°С, что достигается наличием у контейнера для оптико-электронных приборов основания (1), кожуха (2), на внутренних стенках которого установлены термоэлементы (4) и блок управления (5) с термодатчиком, обеспечивающие термостатирование, в котором, согласно изобретению, основание (1) и кожух (2) образуют герметичный контейнер, который заполняется инертным газом через два штуцера (7), встроенных в корпус контейнера; на уровне оптического элемента оптико-электронного прибора в кожухе установлены иллюминаторы (3), количество и расположение которых соответствует количеству направлений на объекты измерений; в корпус контейнера встроены коммуникационный блок (6). При этом, для снижения положительной температуры внутри контейнера могут использоваться термоэлектрические модули на элементах Пельтье, установленные с внешней стороны корпуса контейнера.
Техническим результатом является обеспечение работоспособности оптико-электронного прибора при температуре до минус 50°С и исключение влияния турбулентности на точность измерений ОЭП.
1. Контейнер для оптико-электронных приборов, состоящий из основания, кожуха, на внутренних стенках которого установлены термоэлементы и блок управления с термодатчиком, обеспечивающие термостатирование, отличающийся тем, что основание и кожух образуют герметичный контейнер, заполненный инертным газом; на уровне оптического элемента оптико-электронного прибора в кожухе установлены иллюминаторы, количество и расположение которых соответствует количеству направлений на объекты измерений; в корпус контейнера встроены коммуникационный блок и два штуцера.
2. Контейнер для оптико-электронных приборов по п. 1, отличающийся тем, что для снижения положительной температуры используются модули на элементах Пельтье, установленные с внешней стороны корпуса контейнера.
