Оптический дальномер
OPTICAL RANGE FINDER

Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано для пассивного измерения расстояний до предметов с индикацией его величины при ориентации на местности, для ведения прицельной стрельбы по измеренной дальности и в других областях применения.
Известен оптический дальномер с базой на цели, реализованный в виде дальномерной шкалы на сетке прицела ПСО-1 («Оптический прицел ПСО-1. Руководство по ремонту», Москва, Военное издательство, 1982, рис. 3), рассчитанной по известным размерам цели.
Недостатком этого дальномера является большая величина ошибки измерения дальности, достигающая 10% от измеряемой дальности («Оптика в военном деле», Под. ред. С.И. Вавилова, том 2, изд. Академии Наук СССР, Москва, Ленинград, 1948, §4, стр. 169).
Известен оптический дальномер (патент RU 2117973 С1, опубл. 20.08.1998), использующий мультискан для измерения линейного перемещения объектива визирного канала и блок управления с цифроиндикаторами, осуществляющий пересчет подвижки объектива в дальность до цели, на которую фокусируется объектив.
Недостатком этого дальномера является невозможность точного (менее 10%) измерения на дальностях, превышающих ~100 м из-за ошибки наводки при фокусировании на цель. Для повышения точности измерения на дальностях точной стрельбы оружия типа СВД (400-500 м) требуется большое значение фокусного расстояния объектива (более 600 мм), а это, в свою очередь, значительно затрудняет измерения при ручном наблюдении цели.
Наиболее близким по технической сущности является оптический дальномер (авторское свидетельство СССР №91869, опубл. 1964) с двумя пентапризмами, образующими внутреннюю базу дальномера, и оборачивающей системой, расположенной между объективом и окуляром. Одна из пентапризм закрывает половину действующего отверстия объектива, вследствие чего в телескопическую систему поступают два пучка лучей - проходящий через пентапризмы и прямой. Двухлинзовый компенсатор расположен перед одной из пентапризм, на положительной линзе компенсатора закреплена шкала, на корпусе закреплен индекс, перед пентапризмами также содержатся защитные клинья. Конструктивное исполнение дальномера выполнено с базой 300 мм и с увеличением телескопической системы 12 крат, чем обеспечивается высокая точность измерений дальности - порядка 3% (31 м) для дистанции до 1000 м («Дальномер саперный типовой ДСТ-451 (индекс ДСП-30М) Паспорт. Г36.41.452 ПС).
Недостатком этого дальномера являются сложность оптической схемы дальномера, значительные габаритные размеры (390×66,5×130 мм) и вес (2,3 кг), ограничивающие применение при скрытном ведении стрельбы в полевых условиях.
Задачей настоящего изобретения является уменьшение габаритных размеров и веса при сохранении приемлемой ошибки пассивного измерения не хуже (3-5%) от измеряемой дальности на основных дистанциях точной стрельбы оружия типа СВД (400-500 м).
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в оптическом дальномере, содержащем объектив, оборачивающую систему и окуляр, в отличие от известного, содержится база из двух зеркал, рычаг, потенциометр, цифроиндикаторы, блок управления цифроиндикаторами и оптическая система для считывания показаний с цифроиндикаторов, при этом первое из зеркал расположено перед объективом и закрывает часть действующего отверстия объектива, а второе содержит ось вращения по центру зеркала и жестко связано с одним концом рычага, другой конец которого содержит резьбовую часть, соединенную по резьбе с осью потенциометра и перемещающуюся при наведении на удаленный предмет за счет вращения оси потенциометра, а потенциометр электрически соединен с блоком управления цифроиндикаторами, при этом выполняется следующее соотношение:
погр
где К - нелинейность потенциометра;
р
b - плечо рычага, расстояние от оси вращения второго зеркала до точки соединения резьбовой части рычага с резьбовой частью оси резистора;
Г - увеличение телескопической системы;
ϕ - полный угол поворота оси потенциометра;
- шаг резьбы оси потенциометра.
Схема оптического дальномера показана на чертеже.
Оптический дальномер состоит из объектива 1, оборачивающей системы 2 и 3, окуляра 4, потенциометра 5, оси 6, маховичка 7, блока управления цифроиндикаторами 8, цифроиндикаторов 9, оптической системы 10 для считывания показаний с цифроиндикаторов, рычага 11, призмы 12 с зеркальной гипотенузной гранью, защитного стекла 13, поворотного зеркала 14 и защитного оптического клина 15.
Принцип действия оптического дальномера заключается в следующем (фиг. 1).
Оптический дальномер работает следующим образом:
При наведении телескопической системы, состоящей из объектива 1, оборачивающей системы 2, 3 и окуляра 4, на удаленный предмет наблюдается его изображение. Призма 12 с зеркальной гипотенузной гранью закрывает часть действующего отверстия объектива, вследствие чего в телескопическую систему поступают два пучка лучей - прямой и отраженный от зеркальных граней призмы 12 и поворотного зеркала 14. Каждый пучок лучей строит свое изображение удаленного предмета. Вращение рукой маховичка 7 передается на ось 6 и вызывает линейное перемещение резьбовой части рычага 11, другой конец которого жестко связан с зеркалом 14, за счет чего осуществляется угловой поворот зеркала 14 относительно оси его вращения. Угловой поворот зеркала 14 вызывает смещение изображения удаленного предмета, построенное телескопической системой 1, 2, 3, 4 и пучком лучей, отраженным от зеркальных граней призмы 12 и зеркала 14, относительно изображения этого же предмета, построенного прямым пучком лучей, прошедшим только через телескопическую систему. Ось 6 жестко связана с осью потенциометра 5, за счет чего при вращении маховичка 7 происходит вращение оси потенциометра 5, что вызывает соответствующее изменение сопротивления потенциометра 5. Изменение сопротивления потенциометра 5 блоком управления 8 преобразуется в сигналы управления цифроиндикаторами 9. Дальность до предмета высвечивается на цифроиндикаторах 9 и наблюдается через оптическую систему 10 без прерывания процесса наблюдения за предметом. Защитное стекло 13 обеспечивает крепление призмы 12 с зеркальной гипотенузной гранью. Юстировка зеркального канала производится поворотом защитного оптического клина 15.
погр
р
Ошибка определения дальности зависит от оптической составляющей, связанной с увеличением телескопической системы дальномера (Г) и определяемой как минимальное изменение параллактического угла, обнаруживаемое глазом через визирный канал дальномера («Дальномер саперный типовой ДСТ-451 (индекс ДСП-30М) Паспорт. Г36.41.452 ПС, формула 8.7), и от электронной составляющей, определяемой нелинейностью потенциометра (К) и полным углом поворота его оси (ϕ), связанной с конструктивными параметрами дальномера - плечом рычага (b) и шагом резьбы потенциометра ().
Исходя из того, что обе составляющие ошибки будут сопоставимы по величине и произведя простые геометрические преобразования, возможно обеспечение минимальной ошибки измерения, при этом должно выполняться следующее соотношение:
р
погр
р
Принимая вариант конструктивного исполнения оптического дальномера со следующими параметрами: b=71,8 мм, Г=10 крат, ϕ=320°, =0,35 мм, получаем, что нелинейность потенциометра, при которой достигается равенство оптической и электрической составляющей погрешности измерения дальности, соответствует значению К ≈ 0,0006 (0,06%), при этом расчетная величина линейной теоретической погрешности дальномера при известной базе дальномера (Б), равной 100 мм, составит ~12 м на дальности 500 м (2,4% от измеряемой дальности), что является допустимой величиной. Дальнейшее улучшение точности измерения при выбранных параметрах потенциометра может обеспечиваться изменением величин плеча рычага (b), увеличения телескопической системы (Г), базы дальномера (Б) и шага резьбы потенциометра ().
Как видно из расчетов, оптический дальномер, при простоте его конструкции, обеспечивает приемлемую погрешность пассивного измерения дальности на основных дистанциях точной стрельбы оружия типа СВД (400-500 м).