КОРОТКОДУГОВАЯ ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА ДЛЯ УСТРОЙСТВА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к газоразрядным источникам оптического излучения, в частности к ксеноновым импульсным газоразрядным лампам с короткой дугой, которые используются в качестве светоизлучающего элемента в устройствах оптико-электронного противодействия для защиты от высокоточного ракетного оружия с оптико-электронными системами наведения, например, для защиты объектов бронетанковой техники от поражающего воздействия противотанковых управляемых ракет (ПТУР) с инфракрасным (ИК) трассером.
Противодействие осуществляется путем введения в оптико-электронный канал обратной связи системы управления ПТУР формируемой устройством оптико-электронного противодействия активной помехи в виде импульсного некогерентного ИК излучения. Используемый в устройстве оптико-электронного противодействия излучающий элемент, световой центр которого совмещен с фокусом светоформирующей оптической системы, выполнен в виде газоразрядной лампы, в которой электрическая энергия преобразуется в оптическое излучение при прохождении электрического тока через плазмообразующую среду (инертный газ-ксенон) [1]. Преимущество такого излучающего элемента состоит в том, что модуляцией его разрядного тока по частоте можно получить практически любую, требуемую для эффективного подавления ПТУР, последовательность импульсов ИК излучения.
Известен предназначенный для использования в таком устройстве защиты объекта бронетанковой техники от ПТУР излучающий элемент, который выполнен в виде короткодуговой ксеноновой лампы сверхвысокого давления [2].
Ксенон, в качестве плазмообразущей среды, обеспечивает излучение разряда в ИК области до 11,0 мкм [3], но спектр излучения газоразрядный лампы в ИК области ограничивается пропусканием среды, находящейся между плазмой разряда и приемником излучения. Лампа, выбранная в качестве прототипа, снабжена оболочкой из прозрачного кварцевого стекла, имеющего в зоне разрядного промежутка шаровую форму. Спектральный диапазон пропускания кварцевого стекла в ИК области не превосходит 4,2 мкм [4] и, следовательно, спектральный диапазон излучения лампы, выбранной в качестве прототипа, не превосходит 4,2 мкм.
Эффективность функционирования устройства оптико-электронного противодействия в первую очередь определяется степенью совпадения спектрального диапазона помехового излучения и спектральной чувствительности системы наведения атакующего средства поражения, в частности, применительно к устройствам защиты от ПТУР с ИК трассерами, от степени совпадения спектральных диапазонов излучения активной помехи и излучения ИК трассера. Следует отметить, что в настоящее время наметилась тенденция по смещению спектрального диапазона излучения трассеров ПТУР от ближней (1,7-2,8 мкм) к средней (3,5-5,5 мкм) области спектра ИК излучения, поскольку в этом диапазоне ИК излучения характеризуется меньшим затуханием в атмосфере и меньшим уровнем пассивных помех в приземном слое атмосферы.
Таким образом, недостаток короткодуговой газоразрядной лампы для устройства оптико-электронного противодействия, выбранной в качестве прототипа, заключается в невозможности генерации ИК излучения в спектральном диапазоне свыше 4,2 мкм и, следовательно, в невозможности оптико-электронного подавление ПТУР, у которых спектр излучения трассеров соответствует диапазону от 4,2 до 5,5 мкм.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в расширении спектрального диапазона излучения короткодуговой лампы с ксеноновым наполнением, которая используется в качестве излучающего устройства оптико-электронного противодействия, в среднюю область ИК спектра до величины не менее 6 мкм.
Заявляемая короткодуговая газоразрядная лампа для устройства оптико-электронного противодействия, как и лампа, выбранная в качестве прототипа, снабжена заполненной ксеноном кол- бой из прозрачного к излучению разряда в плазмообразующей среде материала.
Отличие от прототипа состоит в том, что заявляемая лампа снабжена ограничивающей разряд колбой, которая выполнена прямой трубчатой из бесцветного лейкосапфира, причем внутренний радиус лейкосапфировой колбы (r) и толщина ее стенки (h) связаны соотношением:
8,3≤r/h≤12
На фиг.1 приведено схематическое изображение варианта конкретного исполнения заявляемой короткодуговой газоразрядной лампы для устройства оптико-электронного противодействия.
Газоразрядная лампа содержит выполненную из лейкосапфира прямую трубчатую колбу 1, в которой герметично установлены электроды 2 (анод и катод). Колба 1 заполнена плазмообразующей средой 3 в виде инертного газа ксенона. Колба 1 представляет собой изготовленный по методу А.В.Степанова [5] профилированный монокристалл в виде прямой трубки, причем использование в качестве материала колбы лейкосапфира (монокристаллической окиси алюминия) обеспечивает спектральный диапазон пропускания колбы и, соответственно, спектр излучения лампы в ИК области до 6 мкм.
Пиковая интенсивность излучения лампы в ИК диапазоне определяется давлением плазмообразующей среды 3 и с учетом функционального назначения (использования в качестве излучающего элемента устройства оптико-электронного противодействия) давление должно составлять при отсутствии разряда от 8 до 10 атм.
Колба лампы высокой интенсивности должна быть рассчитана таким образом, чтобы возникающие при разряде в материале колбы механическое напряжение не вызывало ее разрушение. Нарушение прочности колбы 1 из лейкосапфира наступает тогда, когда наибольшее тангенциальное растягивающее усилие достигает величины, которая в соответствии с [6] для цилиндрической монокристаллической колбы составляет:
σ=pr/h,
где σ - предел прочности; р - давление плазмообразующей среды в условиях сформировавшегося разряда; r - внутренний радиус колбы; h - толщина стенки колбы.
Как следует из работы [7], минимальную прочность лейкосапфировая колба имеет при температуре порядка 600-700°С и составляет около 100 МПа.
Таким образом на основании вышеизложенного надежная работа коротко-дуговой газоразрядной лампы сверхвысокого давления с колбой из лейкосапфира имеет место при следующем соотношении внутреннего радиуса (r) лейкосапфировой колбы 1 и толщины ее стенки (h):
8,3≤r/h≤12
Экспериментальная проверка подтвердила, что заявляемая конструкция полностью соответствует требованиям по эксплуатации лампы в качестве источника помехового излучения в составе устройства активной защиты (оптико-электронного противодействия) от высокоточного ракетного оружия с оптико-электронной системой наведения ИК диапазона.
Короткодуговая газоразрядная лампа в соответствии с заявленным решением разработана для серийного производства с использованием типовых технологий.
Литература:
1. Патент РФ №2102653, F21M 11/00, 20.01.98 Бюл. №2
2. Лампа ДКсМБ35М, КПАШ 433223.019 ТУ
3. Зайдель А.Н., Прокофьев В.К., Райский С.М., Таблицы спектральных линий М: Гос. Из-во Физико-теоретической литературы, 1952. - 562 с.
4. Оптические материалы для инфракрасной техники /Е.М.Воронкова, Б.Н.Гречушников, Г.И.Дистлер, И.П.Петров-М.: Наука, 1965. - 335 с.
5. Антонов П.И., Затуловский Л.М., Костылев А.С. Получение профилированных монокристаллов и изделий методом Степанова. - Л.: Наука, 1971. - 280 с.
6. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 720 с.
7. Браиловский В.Б., Гавриш С.В., Рыжков А.Е., Дефекты структуры и диагностика характеристик труб из профилированных монокристаллов корунда для оболочек импульсных разрядных ламп ИК-излучения // Контроль. Диагностика. - 2007. №2. - С.49-59.