Бортовой полупроводниковый световой излучатель управляемого снаряда

Полезная модель относится к бортовым световым излучателям, предназначенным для визуального наблюдения за полетом и траекторных измерений летательных аппаратов (управляемых снарядов или ракет) с помощью видеокамер или кинофототеодолитов.
Известно применение световых излучателей, установленных на тангажных крыльях ракеты, например, для визуального наблюдения за траекторией полета танкового управляемого реактивного снаряда «Фаланга» (В.Г. Шалев, «Фаланге» продлевают жизнь», «Техника и вооружение», №4 - 2004 г., стр. 3.). При стрельбе днем наблюдение осуществляется по пиротехническому трассеру белого огня, а при стрельбе в сумерки по лампе накаливания, находящейся на заднем торце трассера-лампы. Лампа накаливания питается постоянным напряжением от бортовой системы электропитания. Изменение режимов работы «День» и «Сумерки» осуществляется оператором включением блока пусковой аппаратуры боевой машины перед запуском снаряда.
Недостаток данного устройства: лампы накаливания имеют низкую светоотдачу и требуют большого потребления тока от бортового источника, пиротехнический трассер имеет значительные габариты и не может быть размещен в торце снаряда или ракеты.
Известен бортовой световой полупроводниковый излучатель, устанавливаемый в конце маршевой ступени зенитной управляемой ракеты (патент RU 2167390, F42B 15/10). В блоке светового излучателя, в качестве светового элемента, используется импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, выполненный в виде сплошного цилиндрического теплоаккумулирующего корпуса, на внутренней кольцевой поверхности изолятора теплоотвода которого равномерно по окружности в различных плоскостях и под углом друг к другу установлены излучающие кристаллические блоки из последовательно соединенных лазерных диодов.
Недостатком известного излучателя является импульсный характер излучения, что не позволяет использовать его для визуального наблюдения за полетом и траекторных измерений летательных аппаратов с помощью видеокамер или кинофототеодолитов.
Известен направленный назад световой излучатель управляемого снаряда (Патент RU 2089836, МКИ F42B 15), выполненный в виде электрического светового излучателя, при этом световой электрический излучатель снабжен программным устройством циклического изменения мощности светового излучения. Циклическое изменение мощности светового потока обеспечивает повышение контрастности светового излучателя управляемого снаряда на фоне местности. Программное устройство циклического изменения мощности светового излучения выполнено в виде механического устройства вращения снаряда и щитка, расположенного на снаряде вдоль его оси позади основания электрического светового излучателя. При вращении снаряда, имеющего во время полета определенный угол атаки, обычно равный 3…5°, осуществляется периодическое перекрытие части светового потока щитком, обеспечивая этим изменение светового излучения, воспринимаемого на пульте управления оператором.
Недостатком устройства является частичная потеря световой энергии при перекрытии светового потока излучателя, что требует повышенного энергопотребления от бортового источника питания. Данное устройство выбрано в качестве прототипа.
Целью предлагаемой полезной модели является снижение энергопотребления излучателя, повышение контрастности излучателя на фоне окружающей местности при работе в любое время суток, предотвращение «ослепления» оператора при работе в сумерках на начальном участке полета снаряда.
Технический результат полезной модели достигается за счет того, что бортовой полупроводниковый световой излучатель, расположенный на заднем торце снаряда, содержит направленный назад электрический световой блок и программное устройство изменения мощности светового излучения, световой блок состоит из последовательно соединенных светодиодов высокой яркости красного цвета с иммерсионной полимерной оптикой, при этом длина волны излучения находится в диапазоне 620-630 нм, а программное устройство содержит цифровой таймер и два коммутатора тока с токозадающими резисторами. Кроме того, бортовой световой излучатель может содержать блок светодиодов с иммерсионной полимерной оптикой эллиптической формы с широким полем диаграммы направленности в вертикальной плоскости и узким полем диаграммы направленности в горизонтальной плоскости.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3.
На фиг. 1 представлен светодиодный блок из девяти последовательно соединенных светодиодов 1 (HL1…HL9) высокой яркости красного цвета с иммерсионной полимерной оптикой, например, эллиптической формы типа КИПД89Т100/30-К4П5. Светодиоды с иммерсионной оптикой имеют малые габариты, позволяющие размещать их на заднем торце снаряда, не требуют отражателя и позволяют концентрировать большое количество энергии в узкой спектральной полосе в диапазоне 620-630 нм при высоком КПД.
На фиг. 2 приведена схема реализации электронного программного устройства изменения мощности светового излучения, содержащая цифровой таймер 2 и два коммутатора тока 3 и 4 на транзисторах с токозадающими резисторами 5 и 6. На схеме показан вариант выполнения коммутаторов на полевых MOSFET-транзисторах, однако, в коммутаторах могут использоваться также биполярные транзисторы.
На фиг. 3 приведены диаграммы углов излучения блока светодиодов эллиптической формы с иммерсионной полимерной оптикой с широким полем диаграммы направленности 8 в вертикальной плоскости и узким полем диаграммы направленности 9 в горизонтальной плоскости.
Устройство работает следующим образом. Перед выстрелом после выхода на режим бортового источника питания световой полупроводниковый излучатель 1 включается на минимальную мощность излучения, при этом коммутаторы тока 3 и 4 с токозадающими резисторами 5 и 6 программного устройства закрыты, питание светодиодов осуществляется через постоянно включенный токозадающий резистор 7. После старта снаряда запускается цифровой таймер 2 и начинается отсчет времени полета снаряда. С увеличением времени полета управляемого снаряда контрастность излучения электрического светового излучателя 1 в пункте наблюдения уменьшается за счет увеличения дальности, а также за счет частичного разряжения бортового источника питания, и ее необходимо периодически повышать. Цифровой таймер 2 за время полета последовательно включает первый 3 и второй 4 коммутаторы тока с токозадающими резисторами 5 и 6 для периодического увеличения мощности светового излучения, обеспечивая устойчивое визуальное наблюдение на всей траектории полета снаряда.
Использование полупроводниковых светодиодных световых излучателей управляемого снаряда вместо ламп накаливания значительно повышает надежность и снижает энергопотребление бортовой аппаратуры. Применение полупроводникового светового излучателя на светодиодах красного цвета позволяет концентрировать большое количество энергии в узкой спектральной полосе при высоком КПД, обеспечивая высокую контрастность излучателя на фоне окружающей местности в любое время суток. Применение светодиодов красного цвета в диапазоне 620-630 нм и программное изменение мощности светового излучения по мере увеличения дальности полета снаряда предотвращает «ослепление» оператора на начальном участке полета и обеспечивает надежное визуальное наблюдение на конечном участке траектории полета. Применение светодиодов с иммерсионной полимерной оптикой эллиптической формы с широким полем диаграммы направленности в вертикальной плоскости обеспечивает визуальное наблюдение при маневрах снаряда в вертикальной плоскости.