КООРДИНАТОР ОПТИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ САМОНАВЕДЕНИЯ

Полезная модель относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использована в устройствах для поиска, обнаружения и автосопровождения источников оптического излучения естественного и искусственного происхождения как в автономном режиме, так и в составе бортовой аппаратуры различных носителей.
В оптико-электронных координаторах такого рода для управления положением оптической оси (0.0.) используют информацию о величине и направлении рассогласования между 0.0. и направлением на объект слежения, называемым линией визирования (Л.В.). Как правило, в таких приборах для защиты от крупноразмерных помеховых теплоизлучающих поверхностей используют малые мгновенные поля зрения (МПЗ). Использование малых МПЗ естественно предполагает организацию поиска источников в поле обзора, которое существенно превышает МПЗ. Это является одной из актуальных проблем при конструировании современных кроординаторов. Попытки решить эту проблему в той или иной степени встречаются в ряде зарубежных и отечественных патентов.
В известной оптической головке самонаведения (ОГС) 1 оптическая система, жестко закрепленная на постоянном магните, образует ротор трехстепенного астатического гироскопа, установленный в кардановом подвесе. Статор такого гироскопа представляет собой соленоид. В устройстве используются два фотоприемника, один из которых имеет максимум спектральной чувствительности в ультрафиолетовой (УФ) области спектра, а другой - в ближней инфракрасной (ИК) области, что позволяет обнаруживать и различать малоразмерные источники излучения, обладающие максимумами излучения в ближней ИК-области и в УФ-области спектра, а также следить за нужным объектом на фоне крупноразмерных теплоизлучающих поверхностей. Организация поиска источников в пле обзора, превышающем МПЗ, осуществляется в известном устройстве вращением двух децентрированных относительно геометрической оси координатора оптических элементов, а именно, объектива и призмы. Объектив вращается вместе с магнитом, а призма приводится во вращение от дополнительного двигателя с угловой скоростью, существенно меньшей, чем у объектива.
Подобное построение системы просмотра позволяет производить обзор заданного пространства по розеточной траектории практически без пропусков. Тем не менее использование двух вращающихся систем, синхронизированных друг с другом с помощью специального устройства, усложняет конструкцию, снижает ее надежность и создает неудобства при эксплуатации.
Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является оптико-электронный следящий координатор (ОЭСК) СЈ, выбранный в качестве прототипа.
Известный ОЭСК содержит статор и установленный в кардановом подвесе ротор. На роторе с помощью оправок закреплена фотооптическая система координатора, состоящая из главного зеркала, корректирующей линзы , контрзеркала, спектроделительного фильтра и двух фотоприемников. Один из фотоприемников размещен в центральном отверстии контрзеркала, а второй - в центральном отверстии корректирующей линзы. Контрзеркало имеет возможность качания относительно оптической оси координатора, которое осуществляется в координаторе С2 при помощи кинематического узла, выполненного в виде кулачкового механизма, состоящего из кулачка, закрепленного на кардановом подвесе, щупа, имеющего возможность поворота вокруг оси, тяги, одним концом жестко связанной со щупом, а другим - с одной из оправок и пружины для силового замыкания системы щуп кулачок. Таким образом, поиск объектов слежения осуществляется в координаторе 21 посредством кинематической связи между контрзеркалом и кардановым подвесом, что позволило отказаться от дополнительного двигателя. Однако конструкция кинематического узла весьма сложна, а технология изготовления таких элементов кинематического узла, как щуп, тяга трудоемкая и дорогостоящая, что является недостатком прототипа. Кроме того, форма кулачка координатора позволяет осуществлять качание зеркала только по восьмилепестковой траектории, что является недостаточным для обеспечения необходимой степени вероятности захвата объекта слежения.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение вероятности обнаружения объектов слежения при одновременном упрощении конструкции и технологии изготовления элементов системы качания контрзеркала координатора.
Для достижения этого технического результата предлагается координатор оптической головки самонаведения, который как и намболее близкий к нему, выбранный в качестве прототипа,содержит статор и установленный в кардановом подвесе ротор с закрепленной на нем с помощью первой и второй оправок фотооптической системой. Фотооптическая система состоит из главного зеркала, корректирующей линзы, контрзеркала, имеющего возможность качания относительно оптической оси координатора, спектроделительного фильтра и двух фотоприемников,один из которых размещен в центральном отверстии контрзеркала, а второй в центральном отверстии корректирующей линзы. Особенностью предлагаемого координатора, отличающей его от известного С2, является то, что качание контрзеркала осуществляется путем взаимодействия переменного магнитного поля катушки, закрепленной на второй оправке, с магнитным полем системы постоянных магнитов, которая состоит из магнитов, установленных на второй оправке коаксиально катушке и замкнутых кольцевым магнитопроводом, и магнитов, жестко связанных с контрзеркалом. Контрзеркало имеет ось качания, расположенную на второй оправке в плоскости, перпендикулярной оптической оси координатора.
Выполнение задач, поставленных при создании предлагаемой полезной модели, стало возможным благодаря следующему.
В координатор встроена новая система качания контрзеркала, основанная на взаимодействии переменного магнитного поля катушки, возбужденного проходящим по ней переменным током, с магнитным полем системы постоянных магнитов. Система состоит из магнитов, уствновленных на контрзеркале координатора и магнитов, закрепленных на второй оправке коаксиально катушке, замкнутых кольцевым магнитопроводом. Предложенная система качания контрзеркала содержит простые по конструкции и технологичные элементы (кольцо, магниты, катушку), обеспечивающие надежную работу узла. Кроме того, такая конструкция открывает большие возможности в получении нужной степени вероятности захвата объекта, так как путем изменения частоты генератора, питающего катушку, можно перестраивать параметры розеточной траектории.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 показан общий вид одного из конкретных примеров реализации предлагаемого координатора (осевой разрез).
ла (вид А на фиг.1, увеличено).
На фиг.З - вид Б на фиг.1.
На фиг.4 показана одна из возможных траекторий движения оптической оси координатора.
Координатор оптической головки самонаведения содержит статор 1, представляющий собой соленоид, и ротор 2 с постоянным магнитом 3, установленный в кардановом подвесе 4. На роторе 2 закреплена фотооптическая система координатора, состоящая из главного зеркала 5, корректирующей линзы 6, контрзеркала 7, двух фотоприемников 8 и 9 и спектроделителя 10. Первый фотоприемник 8 размещен в центральном отверстии контрзеркала 7, а второй - охлаждаемый фотоприемник 9 расположен в центральном отверстии корректирующей линзы б. В пазах постоянного магнита 3 размещены предварительные усилители 11, 12, подключенные к выходам фотоприемников 8, 9 через вращающееся контактное устройство (ВКУ) 13, установленное коаксиально ротору 2. Элементы фотооптической системы собираются в единый узел посредством оправок 14 и 15, выполненных в виде усеченных конусов. Главное зеркало 5 и постоянный магнит 3 своим центральным отверстием насажены на переднюю широкую часть оправки 14, на узкой части которой устанавливается корректирующая линза б, выполняющая также функцию опорного элемента конструкции. Внутри широкой части оправки 14 размещен карданов подвес 4, используемый для установки ротора 2. На наружную поверхность корректирующей линзы б надета своей широкой частью оправка 15, выполняющая также функцию бленды. На узкой части оправки 15 с помощью кольца 16 закреплен демпфер 17 нутационных колебаний оси ротора 2 (см. фиг.2). Кольцо 16 крепится на оправке 15 четырьмя винтами 18. Для качания контрзеркала 7 вокруг оптической оси координатора на кольце 16 закреплена катушка 19 с обмоткой, на которую от специального генератора (на фиг. не показан) подается переменный ток частотой 4fp(fp- частота вращения ротора гироскопа). Кроме того, на кольце 16 крепится кольцо 20 из магнитомягкого материала, в которое вклеены два постоянных магнита 21, 22. В кольце 16 с помощью двух полуосей 23, 24 , расположенных в плоскости, перпендикулярной оптической оси координатора, устанавливается третья оправка 25. На оправке 25 закреплено контрзеркало 7 и два постоянных магнита 26, 27. Постоянные магниты 21, 22, связанные между собой кольцевым магнитопроводом - кольцом 20 и постоянные магниты
26, 27 образуют магнитную систему.
Устройство работает следующим образом.
Излучение, отраженное от главного зеркала 5 проходит через корректирующую линзу 6 и попадает на контрзеркало 7, отразившись от которого проходит через спектроделительный фильтр 10. Прошедшее через спектроделительный фильтр 10 излучение среднего ИК-диапазона фокусируется в центре корректирующей линзы б, где установлен охлаждаемый фотоприемник 9, а отраженное излучение ближнего ИК-диапазона фокусируется в центре контрзеркала 7, где установлен неохлаждаемый фотоприемник 8. С выходов фотоприемников 8 и 9 сигналы поступают на предусилители 11,12, предназначенные для первичного усиления сигналов с фотоприемников 8, 9. Усиленные сигналы снимаются с вращающихся преусилителей 11, 12 при помощи ВКУ 13, которое служит также для подвода питания к элементам схемы качания контрзеркала 7, которая также располагается на роторе 2 координатора. Качание оправки 25 вместе с контрзеркалом 7 с частотой четыре полных колебания за один оборот ротора 2 относительно нулевого положения контрзеркала 7 осуществляется в результате взаимодействия магнитных полей - переменного, возбуждаемого в обмотке катушки 19 током частотой 4fp (fp - частота вращения ротора 2 гироскопа) и постоянного поля системы постоянных магнитов, два из которых 26 и 27 жестко связаны с контрзеркалом 7, а два других 21 и 22 замкнуты кольцом 20. При отсутствии тока в катушке 19 магнитная система, состоящая из магнитов 21, 22 и 26, 27 создает магнитную пружину, которая установливает контрзеркало 7 в нулевое положение, совпадающее с оптической осью координатора. Обмотка катушки 19, установленная на кольце 16, питается через ВКУ 13 от специального генератора переменного тока, параметры сигнала которого могут варьироваться , в зависимости от чего будут изменяться и параметры розеточной траектории, например, число лепестков (см. фиг.4), чего невозможно добиться в прототипе без изменения формы кулачка. Сам генератор располагается вне ротора, на той части, где происходит формирование сигнала управления исполнительным элементом ОЭСК, и на фиг. не показан. Количество лепестков в розетке будет зависеть только от частоты генератора и определяться степенью инерционности элементов, входящих в систему качания контрзеркала 7.
Таким образом, заявляемая полезная модель по сравнению с прототипом позволяет повысить частоту обновления информации об окружающей координатор оптической обстановке. Одновременно с этим значительно упрощена конструкция и технология изготовления элементов системы качания контрзеркала координатора.
1.Патент 2.Патент ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ: США 4009393, кл. G01J 1/00, F41G 7/00, оп.21.06.77. РФ 2101724, кл. G01S 5/00, оп.10.01.97 - прототип.