Способ обнаружения малоразмерных воздушных целей

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в неконтактных взрывателях боеприпасов. Способ обнаружения малоразмерных воздушных целей неконтактным оптическим взрывателем невращающегося боеприпаса заключается в том, что во взрыватель вокруг продольной оси боеприпаса устанавливают несколько оптических приемоизлучающих каналов, каждый из которых содержит импульсный источник оптического излучения и фотоприемник, соединенные с электронным блоком. По информации с фотоприемников судят о наличии цели. При этом в качестве импульсного источника оптического излучения используют лазер. Угол излучения каждого лазера в радиальном направлении непрерывно изменяют с помощью акустооптического отклоняющего устройства. Фотоприемники снабжают объективами с рефракторами, работающими в диапазоне длин волн, излучаемых лазерами. Причем количество излучателей k выбирают из соотношения k<360°/β, где β - угол отклонения луча лазера при прохождении через акустооптическое отклоняющее устройство. Изобретение позволяет повысить точность фиксации малогабаритных целей малым количеством излучателей и фотоприёмников и тем самым уменьшить габаритные размеры конструкции неконтактного датчика. 1 ил.

 

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в неконтактных взрывателях боеприпасов.

Известно бортовое устройство с лазерным блоком для обнаружения целей (патент США №5138947, МПК: F42C 13/02, опубл. 18.08.1992), состоящее из источника оптического излучения, коллимирующей линзы, двух зеркал и фотоприемника. Зеркала установлены на подвижную панель, которая фиксируется в двух положениях. Одно из зеркал плоское и выполнено в форме уголкового отражателя. Второе зеркало выполнено фокусирующим. Оптическое излучение от поверхности цели отражается вторым зеркалом на фотоприемник, установленный в фокусе этого зеркала. Фотоприемник преобразует оптический сигнал в электрический, и производит его дальнейшую обработку.

Недостатком данного устройства является низкая вероятность обнаружения малогабаритных целей.

Известен оптический блок для обнаружения цели (патент РФ №2151372, МПК: F42C 13/02), состоящий из источника оптического излучения, установленного в фокальной плоскости коллимирующей линзы, системы светоделения, установленной между коллимирующей линзой и защитным стеклом, фокусирующей линзы, фотоприемниками и светофильтра, установленного между фокусирующей линзой и фотоприемниками.

Недостатками указанного блока является значительные габаритные и низкая точность фиксации малогабаритных целей.

Известно техническое решение (патент РФ №2496096), представляющее собой оптикоэлектронный датчик цели. В этом решении предложен оптический блок взрывателя реактивных снарядов, который содержит два и более приемоизлучающих канала, каждый из которых содержит электронный блок, импульсный источник оптического излучения, и фотоприемник, соединенные с электронным блоком.

Недостатками указанного блока является значительные габаритные размеры из-за необходимости установки большого количества приемоизлучающих каналов для обнаружения малоразмерных целей.

Предлагаемое техническое решение свободно от этих недостатков.

Предлагаемый способ обнаружения малоразмерных воздушных целей неконтактным оптическим взрывателем боеприпаса, заключающийся в том, что во взрыватель вокруг продольной оси боеприпаса устанавливают несколько оптических приемоизлучающих каналов, каждый из которых содержит импульсный источник оптического излучения и фотоприемник, соединенные с электронным блоком, по информации с фотоприемников судят о наличии цели. В качестве импульсного источника оптического излучения используют лазер. С целью охвата большей области облучения одним лучом лазера угол излучения каждого лазера в радиальном направлении непрерывно изменяют с помощью акустооптического отклоняющего устройства. Фотоприемники снабжают объективами с рефракторами, работающими в диапазоне длин волн, излучаемых лазерами, что позволяет фиксировать отраженные сигналы лазера от цели. По информации с фотоприемников судят о наличии цели и ее положении относительно оси боеприпаса. Для охвата всей области вокруг боеприпаса количество излучателей k выбирают из соотношения k<360°/β, где β - угол отклонения луча лазера при прохождении через акустооптическое отклоняющее устройство. Сокращение количества излучателей обеспечивается за счет того, что луч каждого излучателя отклоняется от оси на угол β с помощью акустооптического устройства, которое устанавливается на пути луча лазера, и, тем самым, обеспечивается сканирование всего пространства в зоне неконтактного датчика цели. Этот эффект (отклонение оптического луча с помощью акустооптических элементов) известен в физике и называется акустооптической рефракцией. Акустооптическая рефракция это - искривление хода световых лучей в неоднородно деформированной звуковой волной среде. Возникает данное явление в случае, когда поперечный размер светового пучка d значительно меньше длины звуковой волны λ. Тонкий световой луч, падающий нормально на звуковой пучок толщиной D, после прохождения его отклоняется от своего первоначального направления на угол β, пропорциональный длине L пути светового луча в звуковом поле (L≅D) и градиенту показателя преломления среды n. Схема такого хода лучей приведена на рисунке фиг. 1.

Фиг. 1. Схема хода луча лазера через акустооптическое устройство: 1 - луч лазера диаметром d, 2 - акустооптическая ячейка, D - толщина акустооптической ячейки, 3 - акустическая волна, λ - длина акустической волны, возбужденной в акустооптической ячейке, β - угол отклонения луча лазера после прохождения акустооптической ячейки.

Угол отклонения β меняется во времени с частотой звука Ω по закону:

определяя синусоидальный закон сканирования светового луча. В соотношении (1) λ - длина звуковой волны в акустооптическом устройстве (фиг. 1), а

- амплитуда модуляции показателя преломления n, S0 - амплитуда деформации в звуковой волне, р - упругооптическая постоянная вещества (постоянная Поккельса), характеризующая зависимость показателя преломления от упругой деформации. Величина угла отклонения ограничена, т.к. при больших β искривленный световой луч попадает в область звуковой волны, где градиент деформации меняет знак, и начинается отклонение луча в противоположную сторону.

При использовании лазеров в инфракрасном диапазоне длин волн рассмотренные выше условия d<<λ выполняются, что позволяет отклонять луч лазера с помощью известных акустооптических устройств.

Наиболее эффективны акустооптические устройства, основанные на акустооптическом кристалле парателлурита TeO2. В устройстве могут быть использованы акустооптические дефлекторы серии AOBD 4075-IR компании GOOCH&HOUSEGO, с центральной частотой управляющего сигнала 75 МГц, предназначенные для управления угловым положением оптического луча в пространстве, в спектральном диапазоне 1066-1100 нм. Либо акустооптические дефлекторы российской фирмы АО «Сигма-Оптик» серии Фотон-2203 с центральной длиной волны 1064 нм. Дефлекторы серии AOBD 4075-IR и Фотон-2203 изготовлены из диоксида теллура (ТеO2), и оптимизированы для высокоскоростного сканирования в ИК диапазоне длин волн.

Акустооптические ячейки устанавливаются на выходе оптической схемы лазера.

В качестве импульсного лазера для неконтактного датчика цели в предлагаемом техническом решении может быть использован квантово-электронный модуль КЭМ-1 (импульсный полупроводниковый лазерный излучатель инфракрасного диапазона с центральной длиной волны 1064 нм со схемой накачки и регулировкой частоты), а в качестве фотоприемника квантово-электронный модуль КЭМ-2 (одноканальный фотоприемник для приема импульсных оптических сигналов инфракрасного диапазона с центральной длиной волны 1064 нм). Разработчиком и изготовителем этих приборов является российская фирма ОАО НПП «Реф-Оптоэлектроника».

Для обеспечения панорамного приема отраженных от цели сигналов излучающего лазера перед входом фотоприемного устройства устанавливают собирающую оптику, а именно, объективы с рефракторами.

При этом может быть использована линза «Рыбий глаз» (Fish Eye). Эта линза состоит из 3-х внутренних выпуклых секций, за счет чего и получается эффект рыбьего глаза и широкий угол обзора почти на 180°. Для работы в ИК-диапазоне длин волн линзу изготавливают из германия. Такие линзы широко известны.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет малым количеством излучателей и фотоприемников обеспечить обзор всего пространства вокруг боеприпаса. При этом использование луча лазера малого диаметра позволяет при сканировании им пространства получать отраженные сигналы практически от любых малоразмерных целей. Применение широкоугольной оптики с объективами рефракторами позволяет фиксировать отраженные сигналы лазера от малоразмерных целей с широкого сектора обзора и, тем самым, обеспечивает фиксацию малоразмерных целей малым количеством излучателей и фотоприемников, что, в свою очередь, обеспечивает уменьшение габаритов конструкции неконтактного датчика цели и возможность его установки на боеприпасы малого калибра.

Изложенные сведения о заявленном изобретении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов. Следовательно, заявленный способ соответствует условию промышленной применимости.

Способ обнаружения малоразмерных воздушных целей неконтактным оптическим взрывателем невращающегося боеприпаса, заключающийся в том, что во взрыватель вокруг продольной оси боеприпаса устанавливают несколько оптических приемоизлучающих каналов, каждый из которых содержит импульсный источник оптического излучения и фотоприемник, соединенные с электронным блоком, по информации с фотоприемников судят о наличии цели, отличающийся тем, что в качестве импульсного источника оптического излучения используют лазер, угол излучения каждого лазера в радиальном направлении непрерывно изменяют с помощью акустооптического отклоняющего устройства, фотоприемники снабжают объективами с рефракторами, работающими в диапазоне длин волн, излучаемых лазерами, по информации с фотоприемников судят о наличии цели и ее положении относительно оси боеприпаса, причем количество излучателей k выбирают из соотношения

k<360°/β,

где β - угол отклонения оси луча лазера при прохождении через акустооптическое отклоняющее устройство.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, а именно к теплопеленгаторам (ТП), устанавливаемым на подвижном основании, например на летательном аппарате (ЛА), и предназначенным для обнаружения и определения координат теплоизлучающих объектов.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается дифракционного лидара. Лидар включает в себя лазерный излучатель, блок управления, передающий оптический тракт, приемный оптико-электронный тракт, цифровой вычислитель и потребитель информации.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается дифракционного лидара. Лидар включает в себя лазерный излучатель, блок управления, передающий оптический тракт, приемный оптико-электронный тракт, цифровой вычислитель и потребитель информации.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается устройства освещения для освещения трехмерной компоновки в инфракрасном спектре длин волн.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается устройства освещения для освещения трехмерной компоновки в инфракрасном спектре длин волн.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается системы отклонения луча. Система включает в себя основание, постоянные магниты, отражатель с магнитной подвеской, прикрепленный к постоянным магнитам, и катушки управления, установленные на основании.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается системы отклонения луча. Система включает в себя основание, постоянные магниты, отражатель с магнитной подвеской, прикрепленный к постоянным магнитам, и катушки управления, установленные на основании.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в приборах кругового и секторного обзора, обнаружения, сопровождения и телевизионной регистрации морских и наземных объектов.

Изобретение относится к лазерной дальнометрии. Техническим результатом является увеличение дальности действия лазерного дальномера.

Изобретение относится к лазерной дальнометрии. Техническим результатом является увеличение дальности действия лазерного дальномера.

Изобретение относится к инициированию взрывчатых веществ при открытых и подземных разработках, гражданском строительстве и/или сейсмической разведке на суше или в океане.

Изобретение относится к вооружению и военной технике и может быть использовано во взрывателях к боеприпасам для поражения воздушных целей. Способ поражения воздушной цели боеприпасом с неконтактным датчиком цели заключается в том, что боеприпас выстреливают в зону его встречи с целью.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в технических средствах инициирования, в частности в бортовой аппаратуре, для обеспечения безопасности функционирования систем автоматики в условиях воздействия электромагнитного излучения различной природы.

Изобретение относится к области вооружений, в частности к неконтактным взрывателям боеприпасов, и может быть использовано в боеприпасах ствольной нарезной артиллерии для определения оптимального момента подрыва боеприпаса.

Изобретение относится к светочувствительному взрывчатому составу (СВС) для снаряжения средств инициирования. Для получения светочувствительного взрывчатого состава с высокой селективной чувствительностью к импульсному лазерному излучению и одновременно высокой взрыво- и пожаро- безопасностью смешивают высокодисперсное термостойкое взрывчатое вещество (ВВ) с удельной поверхностью в диапазоне величин от ~2000 см2/г до ~20000 см2/г с температурой начала интенсивного разложения более 200°C и светочувствительный компонент алюминий в виде порошка с дисперсностью 50-200 нм в количестве от 0,5 до 2,0 мас.%.

Изобретение относится к вооружению и касается систем огневого поражения воздушных объектов зенитными артиллерийскими комплексами (ЗАК). Поражение малогабаритного летательного аппарата (МГЛА) заключается в поиске, обнаружении и сопровождении зенитно-артиллерийским комплексом (ЗАК), наведении ЗАК в направление прицеливания с учетом параметров полета МГЛА и характеристик ЗАК.

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в неконтактных взрывателях различных боеприпасов. Оптический блок для обнаружения цели содержит последовательно установленные по ходу излучения источник оптического излучения, светоделитель, выполненный в виде двух неюстируемых плоских отражающих зеркал, коллимирующую линзу, фокусирующую линзу, светофильтр и фотоприемники.

Изобретение относится к инициированию зарядов взрывчатых веществ (ВВ). Устройство содержит инициируемое светочувствительное ВВ, источник света с источником питания, при этом светочувствительное ВВ соединено с источником света оптическим жгутом, а в качестве источника света использован лазерный диод, подключенный к источнику питания через управляемый электронный ключ со стабилизацией тока.

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в неконтактных взрывателях боеприпасов. Способ приведения в действие инициатора газодинамического импульсного устройства включает обнаружение объекта.

Способ инициирования светочувствительного взрывчатого вещества световым импульсом лазерного излучения может использоваться в области физики взрыва, методов и средств неконтактного подрыва промышленных взрывчатых веществ (ВВ).

Изобретение относится к способам поражения подводных целей с применением реактивных противолодочных систем. Определяют координаты и параметры движения цели, решают задачу встречи снаряда с целью в упрежденной точке с учетом времени запаздывания на полет ракеты на воздушном участке траектории, наводят пусковую установку, выстреливают ракету в упрежденную точку и поражают цель.

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в неконтактных взрывателях боеприпасов. Способ обнаружения малоразмерных воздушных целей неконтактным оптическим взрывателем невращающегося боеприпаса заключается в том, что во взрыватель вокруг продольной оси боеприпаса устанавливают несколько оптических приемоизлучающих каналов, каждый из которых содержит импульсный источник оптического излучения и фотоприемник, соединенные с электронным блоком. По информации с фотоприемников судят о наличии цели. При этом в качестве импульсного источника оптического излучения используют лазер. Угол излучения каждого лазера в радиальном направлении непрерывно изменяют с помощью акустооптического отклоняющего устройства. Фотоприемники снабжают объективами с рефракторами, работающими в диапазоне длин волн, излучаемых лазерами. Причем количество излучателей k выбирают из соотношения k<360°β, где β - угол отклонения луча лазера при прохождении через акустооптическое отклоняющее устройство. Изобретение позволяет повысить точность фиксации малогабаритных целей малым количеством излучателей и фотоприёмников и тем самым уменьшить габаритные размеры конструкции неконтактного датчика. 1 ил.

Наверх