КООРДИНАТОР ОПТИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ САМОНАВЕДЕНИЯ

Координатор оптической головки самонаведения
Полезная модель относится к области приборостроения и может быть использована в оптических головках самонаведения ракет и снарядов.
Одной из актуальных проблем при создании современных оптических головок самонаведения является повышение чувствительности и надёжности её работы. При этом одним из возможных решений этой проблемы является использование в координаторах оптических головок самонаведения охлаждаемых приёмников инфракрасного излучения.
В известной головке самонаведения  11  используемой в снаряде, имеется оптическая система с зеркальной антенной Кассегрена и оптическим клином, имеющим возможность сканирования и слежения. Оптическая система расположена над криогенно охлаждаемым инфракрасным датчиком. Во внутренней полости головки в кольцеобразной ёмкости хранится азот под высоким давлением для криогенного охлаждения детектора. Использование охлаждаемого приёмника инфракрасного излучения позволяет повысить
чувствительность координатора за счёт повышения обнаружительной способности приёмника, что увеличивает дальность обнаружения цели оптической головки самонаведения. Однако охладитель и фотоприёмник в устройстве ll расположены в общем корпусе, что делает невозможным размещение фотоприёмника на роторе и использование двух фотоприёмников для дальнейшего повышения чувствительности координатора.
ШЖ б Р42В 15/01
eois з/78
В оптикоэлектронном следящем координаторе Г21 вместо одного использованы два фотоприёмника, чувствительных в различных спектральных диапазонах: один чувствителен в ультрафиолетовом поддиапазоне спектра, а другой - в ближней инфракрасной области. Это определяет высокую чувствительность координатора и знание об окружающих объект визирования помеховых источниках в широком поле обзора. Известный координатор 2J по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемой полезной модели и выбран в качестве прототипа.
Координатор содержит статор и ротор, установленный в кардановом подвесе. На постоянном магните ротора закреплена оптическая система, которая состоит из главного зеркала, корректирующей линзы, контрзеркала и спектроделителя. Первый фотоприёмник размещён в центральном отверстии контрзеркала, а второй фотоприёмник - в центральном отверстии корректирующей линзы. Светочувствительные площадки фотоприёмников совмещены с фокальными плоскостями оптической системы.
В конструкции координатора не предусмотрено охлаждение фотоприёмника, что является недостатком, так как не позволяет полностью реализовать возможности фотоприёмника, глубокое охлаждение которого (до 77°К) позволило бы существенно повысить чувствительность координатора.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение чувствительности координатора оптической головки самонаведения при одновременном повышении надёжности его работы.
Для достижения этого технического результата предлагается координатор оптической головки самонаведения, который как и наиболее близкий к нему, выбранный в качестве прототипа, содержит статор и установленный в кардановом подвесе ротор с закреплёнными на нём оптической системой и двумя фотоприёмниками, один из которых размещён в центральном отверстии контрзеркала оптической системы, а второй  в центральном отверстии корректирующей линзы. Особенностью предлагаемого координатора, отличающей его от известного 2 , является то, что статор и кардановый подвес установлены внутри герметичного корпуса, в котором имеется полость для вывода газа, второй фотоприёмник снабжён накопителем хладагента, соосно с которым установлен закреплённый в корпусе микрохолодильник, соединённый газопроводом с выходным отверстием установленного внутри корпуса герметизирующего элемента. Герметизирующий элемент состоит из двух соединённых между собой клапанов низкого и высокого давления. Клапан высокого давления содержит цилиндр с полым поршнем, ограниченным в перемещении уплотнением. Поршень подпружинен к первой упругой прокладке, перекрывающей входное отверстие герметизирующего элемента. Клапан низкого давления содержит корпус с пазами и крышку, подпружиненную к нему через вторую упругую прокладку. Крышка снабжена штоком,который входит в полый поршень клапана высокого давления. Часть клапана низкого давления расположена в полости для выхода газа.
Технический результат, достигнутый в предлагаемой полезной модели, обеспечивается за счёт применения системы охлаждения второго фотоприёмника, включающей в себя микрохолодильник с накопителем хладагента, размещённой вместе со всеми элементами координатора внутри герметичного корпуса.
Установка внутри корпуса координатора герметизирующего
элемента, представляющего собой два клапана - высокого и низкого давления, соединённых между собой таким образом, что поршень клапана высокого давления взаимодействует с крышкой клапана низкого давления, позволяет понижать давление в полости координатора во время его работы и при аварийных ситуациях без снижения надёжности герметизации корпуса координатора, обеспечивал тем самым минимальное избыточное давление внутри полости координатора, а следовательно, и максимальную чувствительность рхлаждаемого фотослоя приёмника.
В литературе 31 описан исполнительный механизм, состоящий из цилиндра и подпружиненного внутри него поршня, уплотнённого манжетой и связанного со штоком. Однако исполнительный механизм не имеет ушютнительной упругой прокладки, перекрывающей входное отверстие газопровода, что не даёт возможность герметизировать тракт газопровода в нерабочем состоянии. Наличие уплотнительной прокладки в клапане высокого давления,
перекрывающей входное отверстие герметизирующего элемента,
герметизировать, позволяетугазопроводный тракт микрохолодильника в нерабочем
состоянии, что повышает надёжность работы оптической головки самонаведения.
Использование двух различных пружин для подпружинивания крышки клапана низкого давления и поршня клапана высокого давления позволяет осуществлять аварийное стравливание газа из оптической головки самонаведения, что также повышает надёжность работы оптической головки самонаведения.
Предлагаемый координатор иллюстрируется чертежами, представленными на фиг Л - 4.
На фиг.I показан общий вид в разрезе одного из вариантов прелагаемого координатора. На фиг.2 изображена конструкция герметизирующего элемента координатора; на фиг.З представлен герметизирующий элемент при нормальной работе и на фиг.4 - герметизирующий элемент при работе в аварийном режиме.
Координатор оптической головки самонаведения содержит установленные в основании I статор 2 и кардановый подвес .3 с ротором 4 и закреплённой на нём оптической системой, содержащей контрзеркало 5, корректирующую линзу б и два фотоприёмника 7 и 8. -Первый фотоприёмник 7 размещён в центральном отверстии контрзеркала 5, а второй - охлаждаемый фотоприёмник 8 с накопителем 9 хладагента расположен в центральном отверстии корректирующей линзы б. Герметичная полость координатора образована с одной стороны закреплённым на основании I патрубком 10 с входным окном II, а с другой стороны - стаканом 12 с крышкой 13. Замыкается полость герметизирующим элементом 14, установленным в основании I. Все элементы корпуса координатора соединены между собой герметично, при этом герметичные полости, на которые координатор делится основанием I, сообщаются между собой через отверстие 15. В основании I герметичного корпуса координатора имеются полость 16 и отверстие 17, предназначенные для вывода газа за пределы координатора. На основании I координатора соосно с накопителем 9 хладагента закреплён микрохолодильник 18, который первым газопроводом 19 соединён с герметизирующим элементом 14. Герметизирующий элемент 14(фиг.2) состоит из двух соединённых между собой клапанов низкого 20 и высокого 21 давления. Клапан высокого давления 21 состоит из цилиндра 22, полого поршня 23, упругой прокладки 24, перекрывающей входное отверстие 25 герметизирующего элемента 14, пружины 26, уплотнения 27, ограничивающего перемещение поршня .23, кольца 28 и гайки 29. Клапан низкого давления 20 состоит из корпуса 30 с пазами 31, 32 для выхода газа, крышки 33 со штоком 34 и закреплённой на ней упругой прокладки 35, пружины 36 и регулировочной гайки 37. Крышка 33 герметизирует полость координатора, а её шток 34 входит в полый поршень 23 клапана высокого давления 21. Кяапаны высокого 21 и низкого 20 давления связаны между собой гайкой 38, а кроме того, клапан высокого давления 21 связан вторым газопроводом 39 (фигЛ) с отверстием 40 в крышке 13, через которое газообразный хладагент от находящегося за пределами координатора источника сжатого газа (на фиг. не показан) поступает в систему охлаждения фотоприёмника 8. Часть клапана низкого давления 20 расположена в полости 16, предназначенной для вывода газа.
В нерабочем состоянии поршень 23 под действием пружины 26 через ушютнительную прокладку 24 перекрывает входное отверстие 25 герметизирующего элемента 14, осуществляя герметизацию газопроводного тракта микрохолодильника 18, а крышка 33 через уплотнительную прокладку 35 прижата к корпусу 30, герметизируя внутреннюю полость координатора. При этом между поршнем 23 и штоком 34 крышки 33 сохраняется зазор.
При работе координатора оптической головки самонаведения в нормальном режиме в газопровод 39 через отверстие 40 в крышке 13 подаётся сжатый до давления 350 кг/см газообразный хладагент - азот. Под действием давления азота
поршень 23 отбрасывается до упора в уплотнение 27 (фиг.З). При этом поршень 23 толкает шток 34 крышки 33 и открывает клапан низкого давления 20. Азот высокого давления попадает во внутреннюю полость клапана высокого давления 21 и оттуда по газопроводу 19 поступает в микрохолодильник 18 (фиг.1), где дросселируется , превращается в жидкий азот и впрыскивается в накопитель 9 фотоприёмника 8. Испаряясь из накопителя 9, азот охлаждает фотослой до температуры 77°К, что является оптимальной температурой для фотослоя из антимонида индия. Отработанный газообразный азот через отверстие 15 поступает в полость, закрытую крышкой 13, а оттуда через пазы 31 и 32 открытого клапана низкого давления 20, полость 16 и отверстие 17 в основании I выводится наружу. Подпор, создаваемый отработанным азотом внутри координатора оптической головки самонаведения определяется только проходными сечениями клапана, не превышает величины 0,05кг/см и не зависит от-усилия,создаваемого пружиной 36, При падении давления в газопроводе 39, которое происходит при отключении источника сжатого азота, поршень 23 снова запирает входное отверстие 25 герметизирующего элемента 14, а крышка 33 запирает клапан низкого давления 20. Существует опасность, что в нерабочем состоянии, при запертом клапане высокого давления 21 азот из газопровода 39 может просочиться во внутреннюю полость координатора оптической головки самонаведения. При этом давление внутри координатора будет повышаться и может вызвать его разрушение. Для исключения подобного случая предусмотрено аварийное ст$6ливание газа через клапан низкого давления 20 (фиг.4). При достижении давлением внутри координатора величины, большей чем рабочее давление , но меньшей чем давление , при котором изделие разрушается, а именно 1,2 кг/сиг, крышка 33 под действием этого давления самостоятельно поднимается и в образовавшуюся щель стравливается избыточный объём газа. Регулировка величины аварийного давления производится перемещением по резьбе регулировочной гайки 37. При выборе величины аварийного давления большей, чем I кг/Cur отпадает возможность стравливания газа изнутри координатора оптической головки самонаведения наружу при колебаниях наружного атмосферного давления до величины, меньшей нормального атмосферного давления, и, как следствие, ликвидируется опасность засасывания во внутреннюю полость наружного влажного воздуха.
Таким образом, заявляемая полезная модель по сравнению с прототипом позволяет повысить чувствительность и надёжность работы координатора оптической головки самонаведения за счёт использования охлаждаемого приёмника ИК-излучения, размещённого внутри герметичного корпуса, возможности выведения из координатора отработанного газа и аварийного стравливания хладагента без снижения надёжности герметизации корпуса. В свою очередь повышение чувствительности приводит к увеличению дальности обнаружения цели и повышению помехозащищённости за счёт расширения спектрального диапазона и увеличения спектральных признаков идентификации цели.
Использованные источники: I. Заявка ЕШ №0233060, кл. Мб 7/22, SOI53/78, опубл.
19.08.87.
2.Патент РФ № 2IOI742,кл.бШВ 26/10, SOIS3/78, опубл. 10.01.97 - прототип.
3.Ибрагимов И.А. и др.Элементы и системы пневмоавтоматики.-М.: Высшая школа,1975, с.345, рис.12-36.