СИСТЕМА ИЗМЕНЕНИЯ УГЛА РАСХОДИМОСТИ И НАПРАВЛЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИБОРОВ НАВЕДЕНИЯ

Полезная модель относится к области оптического приборостроения, более конкретно - к устройствам изменения угла расходимости и направления лазерного излучения приборов наведения управляемых ракет на цель по лазерному лучу.
Приборы наведения являются составными частями наземной аппаратуры комплексов управляемого вооружения и предназначены для управления ракетой, выпущенной из орудия или из специального контейнера. Наведение управляемой ракеты на цель осуществляется с помощью входящего в состав прибора наведения лазерного канала, который формирует в пространстве предметов модулированное лазерное поле управления с нулевой командой управления на оси лазерного пучка. Одной из составных частей лазерного канала является система изменения угла расходимости лазерного излучения, обеспечивающая формирование поля управления заданных размеров в плоскости расположения летящей ракеты.
Известна система изменения угла расходимости лазерного излучения приборов наведения, включающая последовательно установленные на первой оптической оси первый блок линз панкратической системы и первый объектив, последовательно установленные на второй оптической оси, параллельной первой оптической оси, второй блок линз панкратической системы, второй объектив и оптический компенсатор, а также два отражателя [1]. Первый отражатель установлен на первой оптической оси под углом к ней перед первым блоком линз панкратической системы и имеет возможность вывода из хода лучей света. Второй отражатель расположен на второй оптической оси и параллелен первому отражателю. При этом первый блок линз панкратической системы обеспечивает работу системы в диапазоне ближней зоны, а второй блок линз - в диапазоне дальней зоны.
Недостатками известной системы являются отсутствие возможности изменения направления оси лазерного излучения и управления положением поля управления относительно линии прицеливания в течение всего времени полета ракеты, что не позволяет осуществлять полет ракеты с программным отклонением от линии визирования, позволяющим изменять траекторию полета для обхода препятствий, а также эффективно использовать управляемые ракеты в случае наличия у цели системы обнаружения лазерного излучения.
Задачей полезной модели является обеспечение возможности изменения направления оси лазерного излучения и управления положением поля управления относительно линии прицеливания в течение всего времени полета ракеты и повышение за счет этого эффективности использования управляемых ракет.
Для решения этой задачи в системе изменения угла расходимости и направления лазерного излучения приборов наведения, включающей последовательно установленные на первой оптической оси первый блок линз панкратической системы и первый объектив, последовательно установленные на второй оптической оси, параллельной первой оптической оси, второй блок линз панкратической системы, второй объектив и оптический компенсатор, а также два оптически связанных отражателя, первый из которых установлен на первой оптической оси под углом к ней перед первым блоком линз панкратической системы, второй отражатель расположен на второй оптической оси и параллелен первому отражателю, при этом первый отражатель установлен с возможностью вывода из хода лучей света первого и второго блока линз панкратической системы, в отличие от прототипа, первый объектив имеет, по меньшей мере, два компонента, причем второй компонент первого объектива имеет меньшую по сравнению с первым компонентом оптическую силу и установлен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси первого объектива, введен оптический клин, жестко связанный со вторым компонентом первого объектива, установленный так, что, по меньшей мере, в одном из положений второго компонента первого объектива он находится на второй оптической оси, при этом изображение второй оптической оси, отраженной вторым и первым отражателями, смещено относительно первой оптической оси на фиксированную величину.
Выполнение первого объектива, по меньшей мере, из двух компонентов, второй из которых имеет меньшую по сравнению с первым компонентом оптическую силу и установлен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси объектива, позволяет изменять направление оси лазерного излучения и управлять положением поля управления относительно линии прицеливания в течение всего времени полета ракеты при работе системы в диапазоне дальней зоны.
Введение оптического клина, жестко связанного со вторым компонентом первого объектива, установленного так, что, по меньшей мере, в одном из положений второго компонента первого объектива он находится на второй оптической оси, и смещение изображения второй оптической оси, отраженной вторым и первым отражателями, на фиксированную величину относительно первой оптической оси, позволяет изменять направление оси лазерного излучения и управлять положением поля управления относительно линии прицеливания в течение всего времени полета ракеты при работе системы в диапазоне ближней зоны, при этом для наведения ракеты на цель с превышением ее над линией визирования или без превышения в диапазоне ближней зоны не требуется организации отдельного привода для управления положением поля управления.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображена принципиальная схема системы изменения угла расходимости и направления лазерного излучения приборов наведения.
Система изменения угла расходимости и направления лазерного излучения приборов наведения включает последовательно установленные на первой оптической оси первый блок 1 линз панкратической системы, содержащий линзы 2 и 3, и первый объектив 4, содержащий компоненты 5 и 6, последовательно установленные на второй оптической оси второй блок 7 линз панкратической системы, содержащий линзы 8 и 9, второй объектив 10 и оптический компенсатор 11. Линзы 2 и 3 установлены с возможностью перемещения вдоль первой оптической оси, а линзы 8 и 9 - вдоль второй оптической оси из начальных положений, показанных на чертеже сплошными линиями, в конечные положения, показанные на чертеже штриховыми линиями.
В состав системы изменения угла расходимости и направления лазерного излучения также входят два оптически связанных отражателя 12 и 13 и оптический клин 14. Отражатель 12 установлен на первой оптической оси под углом 45° к ней перед первым блоком 1 линз панкратической системы с возможностью вывода из хода лучей света первого блока 1 и второго блока 7 линз панкратической системы в направлении, параллельном его отражающей плоскости. Отражатель 13 установлен на второй оптической оси перед вторым блоком 7 линз панкратической системы и параллелен первому отражателю 12. В конкретном исполнении отражатели 12 и 13 выполнены в виде плоских зеркал.
Отражатель 12 смещен относительно отражателя 13 вдоль первой оптической оси в направлении выходного окна 15 модулятора лазерного канала прибора наведения, что обеспечивает смещение изображения второй оптической оси, отраженной отражателями 13 и 12, относительно первой оптической оси на фиксированную величину Δ.
Второй компонент 6 первого объектива 4 имеет меньшую по сравнению с первым компонентом 5 оптическую силу и установлен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси первого объектива 4. Конструктивно обеспечена жесткая связь оправ второго компонента 6 первого объектива 4 и оптического клина 14. При этом, по меньшей мере, в одном из положений подвижного второго компонента 6 первого объектива 4, показанном на чертеже штриховыми линиями, оптический клин 14 расположен на второй оптической оси.
Оптический компенсатор 11 выполнен в виде двух клиньев, установленных с возможностью вращения вокруг второй оптической оси и фиксации в выбранном положении.
Работает система изменения угла расходимости и направления лазерного излучения приборов наведения следующим образом.
В исходном состоянии системы изменения угла расходимости и направления лазерного излучения отражатель 12 находится в положении S на оптической оси первого блока 1 и второго блока 7 линз панкратической системы, линзы 2 и 3 и 8 и 9 этих блоков находятся в начальных положениях, подвижный компонент 6 первого объектива 4 находится в положении, когда оптический клин 14 выведен из хода лучей света второго блока 7 линз панкратической системы. По команде, формируемой комплексом управляемого вооружения, включается лазер лазерного канала (на чертеже не показан). Излучение лазера проходит через оптические элементы системы завода излучения (на чертеже не показаны), юстировкой которых обеспечивается центрировка, угловое сопряжение лазера с последующими элементами лазерного канала, и попадает в модулятор (на чертеже не показан), обеспечивающий пространственно-временную модуляцию излучения лазера. Модулированное лазерное излучение выходит из окна 15 модулятора, последовательно отражается от отражателей 12 и 13, проходит второй блок 7 линз панкратической системы, второй объектив 10, оптический компенсатор 11 и выходит расходящимся пучком в пространство предметов в направлении полета ракеты.
Начальный угол расходимости лазерного излучения при начальном положении линз 8 и 9 второго блока 7 линз панкратической системы равен а. Этот угол расходимости обеспечивает формирование в плоскости летящей ракеты, находящейся на дальности, равной началу диапазона ближней зоны, поля управления заданного размера d, позволяющего ракете определять свое положение относительно оси нулевых команд поля управления, когда бортовая аппаратура ракеты вырабатывает команды управления, изменяющие направление движения ракеты, придав ей составляющую скорости к оси нулевых команд поля управления.
Смещение изображения второй оптической оси, отраженной отражателями 13 и 12 относительно первой оптической оси на фиксированную величину Δ, вызывает отклонение выходящего через второй объектив 10 пучка лазерного излучения, что обеспечивает режим полета ракеты с превышением в диапазоне ближней зоны, когда ось нулевых команд поля управления в плоскости летящей ракеты смещена на фиксированную величину h, относительно линии визирования прибора наведения.
кон.
При перемещениях линз 8 и 9 из начальных положений, соответствующих началу диапазона ближней зоны, когда угол расходимости лазерного излучения равен α, в конечные положения происходит уменьшение угла расходимости лазерного излучения до величины α. Уменыление угла расходимости происходит по функциональному закону, задаваемому профилями кулачков механизма перемещения линз 8 и 9, соответствующему закону движения летящей ракеты, до тех пор, пока ракета не достигнет границы диапазона ближней зоны, что в конкретной реализации соответствует 300 м. В этот момент из хода лучей первого 1 и второго 7 блоков линз панкратической системы с помощью привода (на чертеже не показан) выводится отражатель 12 в положение N. Излучение лазера проходит линзы 2 и 3 первого блока 1 линз панкратической системы, неподвижный 5 и подвижный 6 компоненты первого объектива 4 и выходит расходящимся пучком в пространство предметов.
кон
кон.
При перемещениях линз 2 и 3 из начальных положений, соответствующих началу диапазона дальней зоны, когда угол расходимости лазерного излучения равен углу расходимости в конце диапазона ближней зоны β=α, в конечные положения происходит уменьшение угла расходимости лазерного излучения до величины β. Уменьшение угла расходимости происходит по функциональному закону, задаваемому профилями кулачков механизма перемещения линз 2 и 3, соответствующему закону движения летящей ракеты, до тех пор, пока ракета не достигнет границы диапазона дальней зоны, что в конкретной реализации соответствует 5000 м. Таким образом, перемещением линз 2 и 3 первого 1 и линз 8 и 9 второго 7 блоков панкратической системы из начальных положений в конечные обеспечивается формирование поля управления заданного размера при любом значении программной дальности на всем диапазоне полета ракеты.
Превышение оси нулевых команд поля управления над линией визирования на заданную величину h в диапазоне дальней зоны обеспечивает подвижный компонент 6 первого объектива 4, который приводится в движение при переключении из ближней зоны в дальнюю, когда из хода лучей первого 1 и второго 7 блоков панкратической системы выводится отражатель 12 установкой в положение N. Перемещение компонента 6 объектива 4 происходит по функциональному закону, задаваемому кулачком привода системы превышения. Режим превышения оси нулевых команд над линией визирования поддерживается системой изменения угла расходимости и направления лазерного излучения до момента поступления внешней команды на снятие режима превышения, которую формирует комплекс управляемого вооружения. В этот момент происходит ускоренное перемещение компонента 6 объектива 4 в положение, когда оптическая ось компонента 6 совпадает с оптической осью объектива 4, при этом ось нулевых команд поля управления опускается на линию визирования, ракета движется по линии визирования до встречи с целью.
По результатам обзора местности и измерения дальности до цели принимается решение о проведении стрельбы с превышением или без превышения. Для обеспечения режима полета ракеты без превышения компонент 6 объектива 4 с помощью привода системы превышения переводится в положение, когда оптический клин 14 находится на второй оптической оси. Оптический клин отклоняет падающий на него пучок лазерного излучения, обеспечивая к концу диапазона ближней зоны совмещение оси этого пучка с оптической осью объектива 10. При переключении из ближней зоны в дальнюю, когда из хода лучей первого 1 и второго 7 блоков панкратической системы установкой в положение N выводится отражатель 12, компонент 6 объектива 4 находится в исходном положении, когда оптическая ось компонента 6 совпадает с оптической осью объектива 4, при этом ось нулевых команд поля управления совпадает с линией визирования. В этом случае ракета продолжает полет по линии визирования до поражения цели без превышения.
Успешность поражения цели во многом зависит от точности согласования осей лазерного излучения выходящего из объективов 10 и 4 в момент выведения отражателя 12 их хода лучей первого 1 и второго 7 блоков линз панкратической системы в положение S, когда происходит переключение с диапазона ближней зоны в диапазон дальней зоны. Для устранения возможного рассогласования используется оптический компенсатор 11, вращением клиньев которого на этапе сборки изделия добиваются необходимого согласования осей лазерного излучения на выходе из объективов 10 и 4.
Таким образом, система изменения угла расходимости и направления лазерного излучения приборов наведения обеспечивает возможность изменения направления оси лазерного излучения и управления положением поля управления относительно линии прицеливания в течение всего времени полета ракеты, а, следовательно, повышает эффективность использования управляемых ракет.
Источники информации:
1. Патент РБ №10502, МПК F41G 7/00, публ. 2008 г. - прототип.