КОРОТКОДУГОВАЯ КСЕНОНОВАЯ ЛАМПА ДЛЯ УСТРОЙСТВА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к ксеноновым импульсным газоразрядным лампам с короткой дугой, которые используются в качестве излучающего элемента в устройствах оптико-электронного противодействия, например в устройствах активной защиты объектов бронетанковой техники от противотанковых управляемых ракет (ПТУР) с инфракрасным (ИК) трассером.
Противодействие ПТУР осуществляется путем введения в оптико-электронный канал обратной связи системы управления ПТУР активной помехи в виде импульсного некогерентного ИК излучения. Устройство оптико-электронного противодействия по существу представляет собой световой прибор прожекторного типа, причем используемый в нем излучающий элемент, световой центр которого совмещен с фокусом зеркального отражателя, выполнен в виде короткодуговой ксеноновой лампы, в которой электрическая энергия преобразуется в ИК излучение при прохождении электрического тока через плазмообразующую среду - инертный газ ксенон.
Известен излучающий элемент в виде короткодуговой ксеноновой лампы [1],которая используется в устройстве оптико-электронного противодействия ТШУ-1-7 [2]. Лампа снабжена кварцевой оболочкой, имеющей в зоне разрядного промежутка шаровую форму. Недостаток этой лампы заключается в том, что спектральный диапазон пропускания кварца в ИК области не превосходит 4,2 мкм и, следовательно, подавление ПТУР, у которых спектр излучения трассеров соответствует диапазону ИК излучения от 4,2 до 5,5 мкм, устройством с излучающим элементом такого типа - невозможно.
Известна разрядная лампа сверхвысокого давления с колбой в виде прямого цилиндра, изготовленного из прозрачного сапфира (бесцветного лейкосапфира, что по существу одно и то же в соответствии с установившейся в настоящее время терминологией), разрядная полость которой заполнена газом [3]. Такая лампа, выбранная в качестве прототипа, при использовании ксенона в качестве плазмообразующей среды, обеспечивает излучение в ИК области до 6 мкм, т.е. позволяет получить излучение, основные характеристики которого (спектральный состав, пиковая сила излучения) соответствует требованиям к излучению активной помехи для эффективного оптико-электронного противодействия ПТУР с ИК трассером.
Известно, что для эффективного функционирования устройства прожекторного типа, когда световой центр излучающего элемента совмещен с фокусом зеркального отражателя, требуется чтобы светящий объем излучающего элемента был минимальным и обладал максимальной яркостью [4]. На практике это условие обеспечивается, как правило, за счет использования лампы с коротким дуговым разрядом, снабженной катодом, рабочая часть которого со стороны разряда представляет собой конус.
Цель заявляемой полезной модели состоит в том, чтобы обеспечить максимальную световую эффективность лампы путем уменьшения затемняющего эффекта герметизирующими элементами электродных узлов, свойственного газоразрядным лампам с прямой трубчатой колбой, при сохранении существующей геометрии рабочей части электродов (в первую очередь катода).
В заявляемом решении поставленная цель достигнута оптимизацией основных конструктивных параметров прямой трубчатой колбы лампы.
Заявляемая короткодуговая ксеноновая лампа для устройства оптико-электронного противодействия, как и лампа, выбранная в качестве прототипа, снабжена разрядной камерой, образованной в пределах прямой трубчатой колбы из бесцветного лейкосапфира, в которой герметично установлены электродные узлы, причем рабочая часть электрода по крайней мере одного из электродных узлов со стороны разряда представляет собой конус.
Отличие от прототипа состоит в том, что диаметр разрядной камеры (D), ее длина (L) и расстояние между вершинами электродов (Н) связаны соотношением:
На фиг.1 приведено схематическое изображение варианта конкретного исполнения заявляемой короткодуговой ксеноновой лампы для устройства оптико-электронного противодействия.
Короткодуговая ксеноновая лампа снабжена выполненной из бесцветного лейкосапфира прямой трубчатой колбой 1, в которой герметично установлены электродные узлы, электроды которых - катод 2 и анод 3 - размещены вдоль оси колбы 1. Рабочие части электродов 2 и 3 со стороны разряда в данном конкретном случае представляют собой конуса, причем угол конической части рабочего конца катода 2 меньше угла конической части рабочего конца анода 3. Разрядная камера образована в пределах колбы лампы герметично установленными в ней электродными узлами (катода 2 и анода 3). Диаметр разрядной камеры лампы равен внутреннему диаметру колбы 1, а длина - расстоянию между герметичными соединениями электродных узлов катода 2 и анода 3 с колбой 1 по части ее внутренней поверхности в зоне торцов.
Диаметр разрядной камеры (D) и ее длина (L) выбраны таким образом, чтобы свести к минимуму потери излучения разряда, световой центр которого совмещен с вершиной катода 2. Таким образом:
где
Н - расстояние между вершинами электродов 2 и 3,
α - угол конической части рабочего конца катода 2.
Как установлено в работе [5], наибольшая яркость разряда имеет место, если угол конической части α рабочего конца катода 2 составляет от 30 до 45°.
На основании вышеизложенного наибольшая яркость короткодуговой лампы с прямой трубчатой колбой 1 имеет место при следующих соотношениях диаметра разрядной камеры (D) лампы, ее длины (L) и расстояния между вершинами электродов 2 и 3 (Н):
Экспериментальная проверка подтвердила, что заявляемая конструкция полностью соответствует требованиям по эксплуатации короткодуговой ксеноновой лампы в качестве источника излучения устройства оптико-электронного противодействия для защиты объектов бронетанковой техники от ПТУР с ИК трассером.
Исследования проводились на экспериментальных образцах ламп мощностью 800 Вт (поскольку, как следует из [6] эта мощность необходима для создания требуемой интенсивности помехового излучения), с катодами, угол конической части рабочего конца которых (α) составляет 30 и 45° при типичной для такого типа ламп величине межэлектродного расстояния (Н)- 1,0 мм. Исследования проводились при различных соотношениях величин длины (L) и диметра (D) разрядной камеры в «холодном» состоянии. По методике, описанной в [7] определялась среднегабаритная яркость светящего тела дугового разряда. Изменение диаметра и длины разрядной камеры контролировалось на часовом проекторе с 10-кратным увеличением с точностью ±0,01 мм. Влияние на яркость светящего тела дуги габаритов разрядной камеры представлено в таблице.
α, град
Н, мм
D, мм
L, мм
D/(L-Н)
Яркость, Мкд/м<sup>2</sup>
30
1,0
11
52
0,22
1580
42
0,27
1820
32
0,35
1850
28
0,41
1830
25
0,46
1645
45
1,0
11
52
0,22
1470
42
0,27
1690
32
0,35
1675
28
0,41
1670
25
0,46
1510
30
1,0
9,0
42
0,22
1546
11
0,27
1820
14,5
0,35
1810
16,8
0,41
1840
17,6
0,43
1585
45
1,0
9,0
42
0,22
1540
11
0,27
1690
14,5
0,35
1665
16,8
0,41
1670
17,6
0,43
1630
Из представленных в таблице данных следует, что максимальная яркость имеет место при соотношении величин
Короткодуговая ксеноновая лампа в соответствии с заявляемым решением разработана для серийного производства с использованием типовых технологий и стандартного оборудования.
Литература:
1. Лампа ДКсМБ 35М, КПАШ 433223.019 ТУ.
2. Устройство ТШУ-1-7, ЮЩ 2431.000 ТУ.
3. Япония, заявка №63-29932, МКИ: Н01J 61/62, публ. 15.06.1988, №7-749
4. Импульсные источники света./ И.С.Маршак, А.С.Дойников, В.П.Жильцов и др. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергия, 1978. - 472 с.
5. Ковалевский В.Е., Торгоненко В.А. Влияние конструкции на яркость короткодуговой ксеноновой лампы //Светотехника. - 1990. - №5. - С.17-19.
6. Патент РФ №2102653 «Осветительное устройство башенной артиллерийской установки», 20.01.98. Бюл.№2.
7. Ковалевский В.Е., Торганенко В.А., Оптимизация осветителей с ксеноновыми лампами // Светотехника, 1990, №3, с.4-5