ОПТИЧЕСКИЙ ПРИЦЕЛ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОГНЕМ ТАНКА

Полезная модель относится к области оптического приборостроения, более конкретно - к устройствам наблюдения объектов и прицеливания, а также к устройствам для измерения расстояний до целей с помощью встроенного лазерного дальномера и для наведения управляемых ракет на цель по лазерному лучу и может быть использовано в системах управления огнем объектов бронетанковой техники.
Известен оптический прицел системы управления огнем танка [1], выбранный в качестве прототипа, содержащий взаимно параллельные визирный канал, включающий оптически связанные объектив, сетку с прицельной маркой, установленной неподвижно в фокальной плоскости объектива, и систему наблюдения, содержащую линзовую оборачивающую систему и окуляр. Оптический прицел содержит также лазерный дальномер, включающий передающий канал, выполненный в виде последовательно установленных и оптически связанных импульсного лазера и телескопа, и приемный канал, включающий объектив, общий с объективом визирного канала, и фотоприемное устройство, лазерный канал наведения управляемого снаряда на цель, включающий оптически связанные непрерывный лазер, растровый модулятор лазерного излучения и панкратическую оптическую систему. Оптический прицел включает также систему разделения каналов, содержащую установленный на оси визирного канала между объективом и сеткой первый спектроделитель и плоское зеркало, расположенное на оси канала наведения между первым спектроделителем и панкратической системой с возможностью его вывода из оптического тракта путем поворота вокруг оси, параллельной нормали к отражающей поверхности зеркала, при этом фотоприемное устройство и панкратическая система установлены с возможностью оптической связи с объективом при нахождении плоского зеркала в указанном оптическом тракте и вне оптического тракта, соответственно.
Основными недостатками прототипа являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью использования прицела в условиях механических воздействий (вибраций), а также невозможность введения угловых поправок на положение линии визирования относительно вооружения танка с учетом различных условий стрельбы, например, при ветре, изменении относительного положения объекта и цели, изменении температуры воздуха и т.д., что не дает возможности добиться высокой точности стрельбы обычными снарядами и управляемыми ракетами.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей оптического прицела и повышение точности стрельбы.
Предложен оптический прицел системы управления огнем танка, содержащий установленные в корпусе параллельные визирный канал, включающий оптически связанные объектив, сетку с прицельной маркой, и систему наблюдения, лазерный дальномер, включающий передающий канал, выполненный в виде последовательно установленных и оптически связанных импульсного лазера и телескопа, и приемный канал, включающий объектив, общий с объективом визирного канала, и фотоприемное устройство, оптически связанное с объективом посредством плоского зеркала, установленного с возможностью вывода из оптического тракта, и лазерный канал наведения, включающий оптически связанные непрерывный лазер, модулятор лазерного излучения и панкратическую оптическую систему. Новизна предложения состоит в том, что введены система стабилизации осей рабочих каналов, включающая блок головного зеркала и блок управления головным зеркалом, блок головного зеркала снабжен элементами крепления к корпусу прицела и электрическим разъемом для соединения с корпусом прицела, первая часть которого размещена в блоке зеркала, а вторая часть электрического разъема размещена в углублении, выполненном в корпусе прицела в зоне установочной плоскости, при этом блок управления головным зеркалом выполнен в виде отдельного модуля и имеет возможность подключения к блоку зеркала и лазерному дальномеру с помощью второго и третьего разъемов, соответственно закрепленных на корпусе прицела, причем второй разъем электрически связан со второй частью первого разъема с помощью кабеля, размещенного внутри корпуса.
o
п
o
п
Для обеспечения возможности измерения большой дальности до цели телескоп может быть выполнен в виде системы Галилея, включающей первый отрицательный компонент с фокусным расстоянием f′ и второй положительный компонент с фокусным расстоянием f′, при этом увеличение Г≈f′/f′ телескопа удовлетворяет соотношению Г≤1/α, где α - нормированная угловая расходимость импульсного лазерного излучателя по уровню 0,5 от полной энергии излучения в минутах, а угловое поле β приемного канала дальномера удовлетворяет условию αГ≤β≤6αГ.
Блок головного зеркала может включать, по меньшей мере, одно плоское зеркало, установленное с возможностью вращения вокруг одной оси или вокруг двух взаимно ортогональных осей с помощью приводов, электрически связанных с гироскопическими датчиками и с блоком управления головным зеркалом.
Для возможности ввода данных в систему управления огнем, обработки полезных сигналов введена система баллистического вычислителя, выполненная в виде отдельных модулей блока вычислителя, пульта управления блока вычислителя и, по меньшей мере, одного датчика, при этом блок вычислителя имеет возможность подключения, с помощью закрепленных на блоке вычислителя четвертого, пятого, шестого и седьмого разъемов, соответственно к пульту управления, блоку управления, корпусу прицела и, по меньшей мере, одному датчику.
Введение в оптический прицел системы стабилизации осей рабочих каналов, включающей блок головного зеркала и блок управления головным зеркалом, а также системы баллистического вычислителя обеспечивают расширение функциональных возможностей прицела-прибора наведения и повышение точности стрельбы, так как позволяют рассчитать необходимые параметры стрельбы по сигналам с датчиков или после ручного ввода данных в систему баллистического вычислителя, а также дают возможность сохранить в боевых условиях с заданной точностью положение осей каналов в пространстве во время подготовки к выстрелу и во время наведения управляемой ракеты на цель даже во время движения объекта.
Предлагаемая компоновка изделия, при которой конструктивно визирный канал, лазерный дальномер, канал наведения объединены в едином корпусе, блок головного зеркала снабжен элементами крепления к корпусу прицела и элементами электрической связи с ним, а блок управления головным зеркалом и система баллистического вычислителя образуют автономные блоки, имеющие возможность электрической связи с корпусом прицела, обеспечивает возможность оптимально разместить функциональные блоки на объекте в удобном для наводчика месте.
На фиг.1 представлена принципиальная схема оптического прицела, на фиг.2 приведена его функциональная схема.
Оптический прицел системы управления огнем танка включает (фиг.1) взаимно параллельные визирный канал, содержащий оптически связанные объектив 1, сетку 2 с прицельной маркой, и систему наблюдения 3, лазерный дальномер, включающий передающий канал, выполненный в виде последовательно установленных и оптически связанных импульсного лазера 4 и телескопа 5, и приемный канал, включающий объектив 1, общий с объективом визирного канала, и фотоприемное устройство 6, оптически связанное с объективом 1 посредством плоского зеркала 7, установленного с возможностью вывода из оптического тракта, и лазерный канал наведения, включающий оптически связанные непрерывный лазер 8, растровый модулятор 9 лазерного излучения, панкратическую оптическую систему 10 и объектив 1 визирного канала. Он включает также систему стабилизации осей рабочих каналов, включающую блок головного зеркала 11 и блок управления головным зеркалом 12, а также систему баллистического вычислителя 13. Конструктивно визирный канал, лазерный дальномер, канал наведения объединены в едином корпусе 14, блок головного зеркала 11 снабжен элементами крепления 15 к корпусу прицела, выполненными в виде системы болтов и штифтов, и элементами 16 электрической связи с ним, а блок управления головным зеркалом 12 и система баллистического вычислителя 13 образуют автономные блоки, имеющие возможность электрической связи с корпусом 14 прицела. Элементы 16 электрической связи блока зеркала с корпусом могут представлять собой электрический разъем, части которого закреплены на различных деталях оптического прицела с возможностью стыковки друг с другом и имеют направляющие для исключения возможности несовпадения контактов при соединении блока головного зеркала 11 с корпусом 14. Блок головного зеркала 11 включает собственно головное зеркало 17, установленное с возможностью вращения, по меньшей мере, вокруг одной оси, приводы 18 вращения головного зеркала, связанные электрически с гироскопическим датчиком угла 19, а также защитное стекло 20. Принципиальная схема системы стабилизации на основе поворотного головного зеркала и гироскопических датчиков подробно рассмотрена в [2]. Система баллистического вычислителя 13 включает блок вычислителя 21, пульт управления 22 блока вычислителя и, по меньшей мере, один датчик 23, электрически связанный с блоком вычислителя 21, при этом последний имеет, по меньшей мере, два входа и два выхода, первый вход для подключения пульта управления, второй вход для подключения к корпусу 14 прицела, например, с помощью разъема 24, первый выход для передачи информации к системе управления огнем, второй выход для подключения внешних потребителей информации. Блок управления головным зеркалом 12 электрически связан с блоком головного зеркала 11 с помощью разъема 25 на корпусе 14 и электрического соединителя 26, подключенного к элементам 16 электрической связи блока головного зеркала 11 с корпусом 14. Для обеспечения оптического сопряжения каналов используются также спектроделитель 27 и компоновочное плоское зеркало 28. На фиг.1 условно показана также электронная система 29 управления и обработки электрических сигналов, осуществляющая преобразование и передачу электрических сигналов, формируемых внутренними и внешними источниками.
На объекте оптический прицел крепится таким образом, что его корпус 14 находится в башне, а блок головного зеркала 11 снаружи. Блок управления головным зеркалом 12, имеющий относительно небольшие размеры, размещается в удобном для его обслуживания месте, также как и блок вычислителя 21. Пульт управления 22 блока вычислителя размещается в доступном оператору месте, а датчики 23 устанавливаются рационально в различных местах объекта. При этом все указанные составные части оптического прицела связаны друг с другом электрическими связями. Пульт управления 22 и датчик 23 подключены соответственно к разъемам 30 и 31 блока вычислителя 21, разъем 32 которого служит для подключения к системе управления огнем (СУО) объекта. Блок управления головным зеркалом 12 снабжен разъемом 34, электрически связанным с разъемом 25, закрепленным на корпусе 14, а также снабжен разъемом 35, электрически связанным с разъемом 33 блока вычислителя 21.
Укрупненная функциональная схема оптического прицела (фиг.2) включает блок головного зеркала 11, корпус 14 с рабочими каналами и электрическими соединителями электронных узлов с блоком головного зеркала 11, блок управления головным зеркалом 12, систему баллистического вычислителя 13, пульт управления 22 блока вычислителя и систему датчиков 23.
Оптический прицел системы управления огнем танка работает следующим образом.
Изображение пространства предметов в пределах угла поля зрения визирного канала формируется объективом 1 после прохождения лучами света защитного стекла 20 и отражения их от головного зеркала 17 блока головного зеркала 11 в плоскости прицельной марки сетки 2, где и рассматривается глазом оператора через систему наблюдения 3.
При обнаружении цели разворотами башни объекта или его орудия, с которым связано посредством электромеханической связи головное зеркало 17, оператор добивается совмещения прицельной марки сетки 3 с центром выбранной цели. При необходимости измерения дальности до цели оператор нажимает кнопку измерения дальности, и лазер 4 посылает импульс излучения к цели.
Зеркало 7 при этом установлено в положение, показанное на фиг.1.
Лазерное излучение проходит телескоп 5, отражается от головного зеркала 17, проходит защитное стекло 20 и узким пучком кратковременно освещает выбранную оператором цель. Излучение импульсного лазера 4, отраженное от цели, проходит объектив 1, отражается от спектроделителя 27, затем от зеркал 28, 7 и попадает на чувствительную площадку фотоприемного устройства 6, электронная система которого вырабатывает сигнал об измеренной дальности до цели, передает его в устройство управления и обработки электрических сигналов 29, которое затем передает его в блок вычислителя 21 для учета при расчете баллистических поправок.
При необходимости пуска управляемой ракеты оператор подает команду пуска с помощью пульта управления объекта. При этом происходит пуск непрерывного лазера 8, излучение которого проходит растровый модулятор 9 (изображен упрощенно), панкратическую оптическую систему 10, отражается от плоского зеркала 28, затем от спектроделителя 27, проходит объектив 1, отражается от головного зеркала 17 и через защитное стекло 20 выходит в пространство предметов в направлении цели, формируя в пространстве предметов изменяющееся во времени лазерное поле управления, обеспечивающее наведение управляемой ракеты на цель. Плоское зеркало 7 при этом выводится из хода лучей излучателя непрерывного лазера 8 в направлении стрелки на фиг.1.
При необходимости стрельбы обычными снарядами оператор включает данный режим с помощью переключателя из состава объекта. При этом блок вычислителя 21, получающий сигнал об измеренной дальности от электронной системы 29 управления и обработки электрических сигналов, а также от датчиков 23, или от пульта управления 22 блока вычислителя, рассчитывает необходимые поправки, которые в виде электрических сигналов передаются в блок управления 12 головным зеркалом, затем в преобразованном виде через разъем 25, электрический соединитель 26, элемент электрической связи с корпусом 16 поступают к приводам 18 головного зеркала 17, которые разворачивают его в вертикальной и горизонтальной плоскостях на углы, соответствующие рассчитанным поправкам. Стрельба с введенными поправками обеспечивает высокую точность и вероятность поражения цели.
При всех режимах стрельбы, а также при наблюдении местности и измерении дальности блок управления 12 головным зеркалом непрерывно получает сигналы от гироскопических датчиков 19 и вырабатывает управляющие команды, которые поступают к приводам 18. Последние, отрабатывая эти сигналы, обеспечивают быстрый поворот зеркала в положение, при котором оси рабочих каналов остаются неподвижными в пространстве, то есть обеспечивается их пространственная стабилизация. Это обстоятельство дополнительно повышает точность стрельбы.
Работу электронного тракта устройства поясняет его функциональная схема (фиг.2).
Баллистический вычислитель 21 электрически связанный с системой управления огнем танка, непрерывно обрабатывает входящие сигналы. Вычислительное устройство баллистического вычислителя в зависимости от состояния входных сигналов передает информацию в корпус 14, например, о типе выбранного боеприпаса, текущем решении работы СУО и другой. В пульт управления 22 передается информация о текущем состоянии системы управления огнем танка, параметрах блока головного зеркала 11 и блока управления головным зеркалом 12 и текущее состояние датчика 23. Одновременно с передачей информации система баллистического вычислителя 13 получает информацию, например, о положении зеркала, блока головного зеркала, значение дальности и состояние подсистем корпуса 14. Вычислительное устройство баллистического вычислителя 13 обрабатывает поступающую информацию и преобразует все сигналы для последующей передачи в систему управления огнем танка.
Таким образом, новый оптический прицел системы управления огнем обеспечивает расширение функциональных возможностей оптического прицела и повышение точности стрельбы танка, а также обеспечивает его эргономичное размещения на объекте.
Использованные источники информации:
1. Патент BY 10829 С1 (ОАО «Пеленг»), МПК G02В 23/02, опубл. 2008-06-03, весь документ. - Прототип.
2. Патент BY 1407 С1 (ОАО «Пеленг»), МПК G02В 27/64, G01C 19/02, опубл. 1996-12-16, весь документ.