СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ЛИНИИ ВИЗИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к области оптического приборостроения, в частности к гиростабилизированным устройствам, размещаемым на подвижных объектах для обеспечения двухплоскостной стабилизации линии визирования оптических приборов.
Известна система стабилизации линии визирования [1], содержащая корпус, платформу с вертикальной осью, размещенную в подшипниках корпуса, зеркальный отражатель с горизонтальной осью, размещенный в подшипниках платформы, одноосный гироскопический стабилизатор с контуром управления, выходная ось которого размещена в подшипниках платформы и кинематически связана передачей в соотношении 2:1 с горизонтальной осью зеркального отражателя, датчик угла, кинематически связанный с горизонтальной осью зеркального отражателя, исполнительный двигатель, установленный на вертикальной оси платформы, усилительно-корректирующее устройство, гироскопический чувствительный элемент, выполненный в виде гиромодуля, содержащего два датчика угловой скорости, усилительно-корректирующее устройство выполнено в виде единого цифрового модуля, при этом первый вход усилительно-корректирующего устройства соединен с выходом датчика угла, второй, третий и четвертый входы соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходом гиромодуля, первый выход усилительно-корректирующего устройства подключен к исполнительному двигателю, второй выход соединен с входом контура управления одноосного гироскопического стабилизатора, оси чувствительности гиромодуля, жестко связанного с выходной осью одноосного гироскопического стабилизатора, расположены соосно с вертикальной осью платформы и с горизонтальной осью зеркального отражателя.
Недостатком данной системы является использование силового гиростабилизатора. Система, построенная с применением одноосного гироскопического стабилизатора, имеет ограниченный угол обзора вертикального наведения, не превышающий 45 градусов, требуется наличие кинематической передачи в соотношении 2:1 между горизонтальной осью вращения одноосного гироскопического стабилизатора и горизонтальной осью зеркального отражателя, необходимо использование специального напряжения питания для одноосного гироскопического стабилизатора, что приводит к усложнению системы и увеличению ее габаритов.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции, снижение массогабаритных параметров, повышение надежности при обеспечении высокого качества наблюдения и точности прицеливания.
Предложена система стабилизации и наведения линии визирования (далее - ССЛВ), содержащая корпус, платформу с вертикальной осью, размещенную в подшипниках корпуса, первый исполнительный двигатель (далее - ИД1), установленный на вертикальной оси платформы, зеркальный отражатель с горизонтальной осью, размещенной в подшипниках платформы, гиромодуль, цифровое усилительно-корректирующее устройство (далее - ЦУКУ), имеющее три входа и два выхода, первый вход которого соединен с выходом гиромодуля, а первый выход соединен с ИД1, первый датчик угла (далее - ДУ1), соединенный со вторым входом ЦУКУ. Новизна предложения состоит в том, что гиромодуль и ЦУКУ установлены на платформе, на горизонтальной оси зеркального отражателя установлены второй исполнительный двигатель (далее - ИД2), вход которого соединен со вторым выходом ЦУКУ, и ДУ1, на вертикальной оси платформы установлен второй датчик угла (далее - ДУ2), выход которого соединен с третьим входом ЦУКУ, гиромодуль имеет три взаимно перпендикулярных оси чувствительности, две из которых расположены соосно с вертикальной осью платформы и горизонтальной осью зеркального отражателя, а третья направлена по линии визирования. В качестве гиромодуля использован трехосевой гироскопический модуль, выполненный по МЭМС-технологии. В качестве ДУ1 и ДУ2 использованы цифровые датчики угла с не менее 21-разрядным цифровым кодом на выходе.
На чертеже (фиг.) представлена структурно-кинематическая схема ССЛВ.
ССЛВ содержит корпус 1, закрепленный на подвижном объекте, платформу 4 с вертикальной осью 10, размещенной в подшипниках 11 корпуса 1, вертикальный отражатель 5 с горизонтальной осью 12, размещенной в подшипниках 13 платформы 4, при этом горизонтальная ось 12 перпендикулярна вертикальной оси 10, ЦУКУ 7, размещенное на платформе 4 и имеющее три входа и два выхода, ДУ1 9, размещенный на горизонтальной оси 12, выход которого подключен к первому входу ЦУКУ 7, первый моментный двигатель 8, размещенный на горизонтальной оси 12, вход которого подключен к первому выходу ЦУКУ 7, ДУ2 2, размещенный на вертикальной оси 10, выход которого подключен к второму входу ЦУКУ 7, второй моментный двигатель 3, вход которого подключен к второму выходу ЦУКУ 7, и трехосевой гироскопический датчик 6, установленный неподвижно на платформе 4, выход которого подключен к третьему входу ЦУКУ 7, при этом первая ось чувствительности гироскопического датчика 6 параллельна горизонтальной оси 12 платформы 4, его вторая ось чувствительности - параллельно вертикальной оси 10, а третья ось чувствительности взаимноортогональна первым двум.
В качестве гироскопического датчика использова мультиосевой гиромодуль, выполненный по МЭМС-технологии (например, STIM210 компании Sensonor Technologies). Характеристики гироскопа STIM210 приближаются по точности к волоконно-оптическим гироскопам. Применение данного типа гироскопического чувствительного элемента позволяет повысить прочность, надежность системы и снизить вес, потребляемую мощность и стоимость.
При движении объекта по трассе по вертикальной оси 10 и горизонтальной оси 12 платформы 4 действуют различные внешние возмущающие моменты, вызывающие отклонение платформы и линии визирования от стабилизируемого направления, при этом при помощи гироскопического датчика 6 снимается сигнал, пропорциональный угловой скорости отклонения лини визирования относительно стабилизированного направления, а при помощи ДУ2 2 снимается сигнал, пропорциональный углу поворота относительно вертикальной оси 10. Полученные сигналы поступают на ЦУКУ 7, который формирует по их разности сигнал управления вторым моментным двигателем 3, который изменяет скорость поворота платформы вокруг вертикальной оси 10 так, чтобы сигнал ошибки стабилизации был равным нулю. По горизонтальной оси 12 стабилизация осуществляется ЦУКУ 7 путем нахождения разности между величиной скорости разворота платформы 4 вокруг оси чувствительности гироскопического датчика и скорости разворота линии визирования вокруг второй оси, вычисленной как удвоенная скорость поворота вертикального отражателя 5 относительно платформы 4, полученная путем цифрового дифференцирования сигнала ДУ1 9. Из полученного сигнала разности ЦУКУ 7 формирует сигнал управления первым моментным двигателем 8, который изменяет скорость поворота вертикального отражателя 5 вокруг горизонтальной оси 12 так, чтобы сигнал разности был равным нулю.
Таким образом, реализация предложенной схемы построения системы стабилизации и наведения линии визирования позволяет отказаться от использования гиростабилизатора на отдельной платформе с кинематической передачей 2:1 между платформой и зеркальным отражателем, упростив при этом конструкцию, и, как следствие, снизив габаритные размеры, массу, стоимость, и повысив надежность, при этом обеспечить высокое качество наблюдения и точности прицеливания, выполнение операции измерения дальности, повышение разрешающей способности прицела и дальности обнаружения цели.
Использованные источники информации:
1. Евразийский патент №029390 B1, G02B 23/02, G12B 5/00, опуб. 30.03.2018 (прототип).