КООРДИНАТОР ОПТИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ САМОНАВЕДЕНИЯ

КООРДИНАТОР ОПТИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ САМОНАВЕДЕНИЯ
Полезная модель относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использована для обнаружения излучения целей (самолетов, вертолетов, крылатых ракет и т. п. ) на фоне естественного излучения (облаков, солнца, луны), излучения ложных тепловых целей и обеспечения слежения и автосопровождения выбранного объекта в составе головок самонаведения (ГСН).
Известен ряд головок самонаведения, использующих для формирования сигнала управления положением своей оптической оси информацию о величине рассогласования между этой осью и направлением на объект слежения, называемым обычно линией визирования. В таких приборах в целях защиты от фонов и обеспечения высокой чувствительности формируют малые поля зрения, называемые обычно мгновенными полями зрения (МПЗ). Необходимая стабилизация МПЗ от воздействия механических возмущений на ГСН обеспечивается размещением оптической системы на кардановом подвесе гироскопа. Использование малых полей зрения наряду с указанными выше преимуществами
имеет однако существенный недостаток, выражающийся в необходимости организации поиска источников излучения в заданном поле обзора - поле зрения.
В известной оптической ГСН 1 просмотр поля зрения по розеточной траектории осуществляется вращением двух децентрированных
- 2. -
tOQWrff/f
относительно геометрической оси гироскопа оптических элементов, а именно: объектива и призмы. Объектив вращается вместе с ротором, а призма получает вращение от независимого двигателя с угловой скоростью, значительно меньшей, чем у объектива. Использование двух независимых вращательных систем с применением специального двигателя с тахометром и дополнительного оптического элемента (призмы) усложняет конструкцию и снижает ее надежность.
В известном координаторе 2 обзор поля зрения мгновенным полем зрения по розеточной траектории осуществляется за счет вращения объектива вокруг оси гироскопа и дополнительного качания контрзеркала перпендикулярно этой оси. При вращении объектива с частотой N и качании зеркала с частотой 4N мгновенное поле зрения описывает в поле обзора восьмилепестковую розетку. Вращение объектива осуществляется за счет вращения ротора гироскопа, а для качания зеркала предусмотрена электромагнитная система, состоящая из двух постоянных магнитов, закрепленных на оправе зеркала, и катушки, закрепленной на корпусе объектива. Предложенная система качания контрзеркала содержит простые по конструкции и технологичные элементы, 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. Однако для реализации такой системы необходимо через вращающееся контактное устройство (ВКУ) подать на катушку, закрепленную на оправе объектива, питание нужной частоты от внешнего источника.
Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является оптико-электронный следящий координатор
- з , выбранный в качестве прототипа.
В известном координаторе 3 предлагается конструкция, не требующая для реализации обзора поля зрения установки на объективе дополнительного двигателя или электромагнитной системы. Обзор ПЗ мгновенным полем зрения по розеточной траектории также, как и в предыдущей работе, осуществляется за счет качания контрзеркала при вращении объектива. Однако это качание осуществляется за счет механического привода от кулачкового механизма, состоящего из щупа, ось качания которого связана с корпусом объектива и вращается вместе с ним, и кулачка, закрепленного на невращающемся внутреннем кольце кардана гироскопа. При вращении объектива, например, с частотой 100 Гц вокруг неподвижного кулачка с четырьмя выступами щуп за каждый оборот объектива получает четыре колебания, которые при помощи тяги передаются на контрзеркало. Таким образом, при вращении объектива с частотой 100 Гц контрзеркало колеблется с частотой 400 Гц. Таким образом, поиск объектов слежения осуществляется в координаторе 3 посредством кинематической связи между контрзеркалом и кардановым подвесом, что позволило отказаться от дополнительного двигателя.
Недостатком принятого за прототип координатора 3 является сложность конструкции кинематического звена, обеспечивающего качание контрзеркала, а также недостаточная точность передачи кулачок - контрзеркало, обусловленная наличием люфтов между элементами передачи. Кроме того, нетехнологичным является отверстие в контрзеркале, через которое проходит тяга, передающая колебания от щупа на контрзеркало.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции кинематического звена при одновременном уменьшении ошибок передачи ку,
лачок - контрзеркло, упрощение технологии изготовления ее элементов и повышение надежности работы координатора.
Для достижения этого технического результата предлагается координатор оптической головки самонаведения, содержащий установлений в кардановом подвесе ротор с фотооптической системой, в состав которой входит контрзеркало, качание которого относительно оптической оси координатора осуществляется с помощью кулачкового механизма. Кулачковый механизм содержит кулачок, закрепленный на внутреннем кольце карданова подвеса, щуп, контактирующий с кулачком, тягу, один конец которой связан со щупом, а другой шарнирно соединен с оправой контрзеркала и пружину. Особенностью предлагаемого координатора, отличающей его от известного 3, является то, что кулачок выполнен с торцовой рабочей поверхностью. Щуп установлен на плоской пружине, имеющей форму скобы и закрепленной на корпусе фотооптической системы. Кроме того щуп при помощи направляющих типа ласточкина хвоста соединен с кронштейном, в котором жестко закреплен первый изогнутый конец тяги. Второй конец тяги соединен с оправой контрзеркала за пределами контрзеркала.
Выполнение задач, поставленных при создании предлагаемой полезной модели, стало возможным благодаря следующему.
В координаторе оптической ГСН встроен кулачковый механизм новой конструкции, в которой взамен радиального кулачка, имеющегося в прототипе, предложен торцовый кулачок. Контактирующий с торцевой поверхностью кулачка щуп при помощи тяги передает осевое перемещение непосредственно на контрзеркало. В прототипе радиальный поворот щупа необходимо было преобразовывать в осевое перемещение тяги. Обеспечивающие это преобразования элементы имели люфты, порождающие ошибки в передаче кулачок - контрзеркало. Силовое замыкание кулачкового механизма обеспечено в новой конструкции, как и в прототипе при помощи пружины. Новая форма пружины и ее закрепление на корпусе фотооптической системы обеспечивают прижим щупа как к торцевой (рабочей) поверхности кулачка, так и к цилиндрической (направляющей) поверхности. Кроме того, за счет упругой деформации пружины обеспечивается осевое поступательное перемещение щупа вместе с соединенными с ним кронштейном и тягой. Таким образом, предложенная конструкция кулачкового механизма обеспечивает безлюфтовую связь между элементами передачи кулачок - контрзеркало с повышанной по сравнению с прототипом точностью. Тяга выполнена в предлагаемой полезной модели также по-новому. Ее второй конец соединен с оправой контрзеркала за пределами контрзеркала, для этого тяга имеет изгиб. Такое выполнение тяги позволило избавиться от крайне нетехнологичного отверстия, имеющегося в контрзеркале прототипа. Следует также отметить, что соединение щупа с кронштейном при помощи ласточкина хвоста дает возможность более простым путем, чем в прототипе снимать или устанавливать на место объектив.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи .
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий вид одного из конкретных примеров реализации предлагаемого координатора (осевой разрез).
На фиг. 2 - поперечный разрез по оправе контрзеркала (разрез А-А на фиг. 1)
- 6 звена кулачок- контрзеркало ( вид Е на фиг. 1, увеличено).
На фиг. 4 - шарнирное крепление тяги к оправе контрзеркала вид Д на фиг. 1, увеличено).
На фиг. 5 - вид сверху на кулачковый механизм ( вид В на фиг. 1, увеличено).
На фиг. 6- поперечный разрез через кронштейн, тягу и корпус фотооптической системы координатора (разрез Г-Г на фиг. 1,увеличено).
Координатор оптической ГСП представляет собой гироскопическое устройство, на кардановом подвесе 1 которого, на скоростных подшипниках 2 установлен ротор-магнит 3, на корпусе 4 которого размещена фотооптическая система, содержащая главное сферическое зеркало 5, нанесенное на лицевой поверхности ротора-магнита 3,корректирующую линзу 6, установленную на корпусе 4 объектива и несущую на своем наружном диаметре бленду 7 с демпфером 8. С блендой 7 жестко связана втулка 9 в которой установлены две оси 10, на которых осуществляется качание оправы 11 контрзеркала 12. В корпусе 4 объектива крепится охлаждаемый фотоприемник 13, работающий в среднем инфракрасном диапазоне и содержащий спектроделительный фильтр 14. Спектроделительный фильтр 14 пропускает лучи среднего ИК-диапазона и отражает лучи ближнего ИК или ультрафиолетового диапазонов, которые направляются на неохлаждаемое фотоприемное устройство 15, связанное с блендой 7 при помощи юстировочных втулки 16 и прокладки 17. На невращающемся внутреннем кольце 18 кардана 1 закреплен торцевой кулачок 19. Щуп 20 опирается на цилиндрическую поверхность кулачка 19, при этом он контактирует с торцевой поверхностью кулачка 19, имеющей четыре выступа. Щуп 20 направляющими типа ласточкин хвост связан с кронштеином 21, в котором закреплена тяга 22. Тяга 22 своим левым концом шарнирно соединена с оправой 11 контрзеркала 12, а правым через кронштейн 21 и щуп 20 подвешена на пружине 23, обеспечивающей прижим щупа 20 к цилиндрической и торцевой поверхностям кулачка 19.
Устройство работает следующим образом.
Излучение, отраженное от главного зеркала 5 оптической системы координатора ГСН, проходит через корректирующую линзу 6 и поступает на контрзеркало 12. Отраженное от контрзеркала 12 излучение поступает на спектроделительный фильтр 14. Излучение ,отраженное от спектроделительного фильтра 14, фокусируется на фоточувствительной площадке неохлаждаемого фотоприемного устройства 15, расположенного в центральном отверстии контрзеркала 12. Прошедшее через спектроделительный фильтр 14 средневолновое ИК-излучение фокусируется на фоточувствительной площадке охлаждаемого фотоприемника 13, расположенного в центральном отверстии корректирующей линзы 6. При вращении ротора 3 щуп 20, скользящий по торцевой поверхности кулачка 19, имеющей четыре выступа, получает четыре полных осевых перемещения на каждый оборот ротора 3. За счет упругой деформации пружины 23, имеющей форму скобы, подвешанный на ней щуп 20 и соединенный с ним Кронштейн 21 передают осевое перемещение на тягу 22, шарнирное соединение которой с оправой 11 контрзеркала 12 обеспечивает колебание контрзеркала 12. Таким образом МПЗ осматривает все поле обзора по траектории восьмилепестковой розетки.
Заявляемая конструкция координатора с кинематическим звеном для дополнительной прокачки контрзеркала, в котором использован торцовой кулачок и изогнутая тяга , один из концов которой подвешен на плоской пружине, обеспечивающей силовое замыкание кулачкового механизма, а также возвратно-поступательное перемещение тяги, позволили упростить конструкцию, сделали ее более технологичной, надежной и удобной при сборке и эксплуатации.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ:
1.Патент США 4009393, кл. G01J 1/00, F41G 7/00,оп. 21. 06. 77.
2.Свид-во на полезную модель РФ 12730, кл. F41G7/00, G01S 3/78, оп. 27. 01. 2000.
3.Патент РФ 2101724, кл. G01S 5/00, оп. 10. 01. 98- прототип.