СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ЛИНИИ ВИЗИРОВАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК G02B23/02 G01C19/00 

Изобретение относится к прицельным приспособлениям и устройствам для наводки, связано с гироскопической стабилизацией оптических устройств и предназначено для использования на подвижных объектах для стабилизации линии визирования с помощью зеркальных отражателей.

Известно устройство [1], осуществляющее стабилизацию линии визирования с помощью зеркальных отражателей, содержащее корпус объекта, два зеркальных отражателя, жестко закрепленных на наружной и внутренней рамках трехстепенного гироскопа. Недостаток подобного устройства состоит в невысокой точности стабилизации из-за наличия помех, создаваемых как при движении объекта, так и при работе трехстепенного гироскопа. Нутационные колебания гироскопа приводят к "смазыванию" изображения, придавая ему размытый вид. Так как стабилизация луча осуществляется непосредственно трехстепенным гороскопом, то все устройство имеет довольно большие массогабаритные характеристики. Кроме того, устройство имеет органический обзор, так как внутренняя рамка может поворачиваться вместе с зеркальным отражателем относительно наружной рамки угол не превышающий ±45 градусов.

Известно также устройство [2], осуществляющее стабилизацию линии визирования и содержащее корпус, два зеркальных отражателя, жестко закрепленных на наружной и внутренней рамках трехстепенного гироскопа. Для расширения поля зрения устройства световой луч, идущий от цели, после отражения от зеркальных отражателей направлен не параллельно, как это было в [1], а непосредственно по осям подвеса трехстепенного гироскопа.

Недостаток подобного устройства состоит в невысокой точности стабилизации, так как из-за нутационных колебаний изображения получается размытым. Устройство имеет ограниченное поле зрения. Относительно вертикальной оси осуществляется полный панорамный обзор, а относительно горизонтальной оси углы прокачки составляют ±55 градусов. При значительных углах поворота гидроскопа относительно корпуса устройства необходимо увеличивать размеры зеркальных отражателей или регулировать положение корпуса устройства на борту объекта при помощи обычных следящих систем. Все это приводит к увеличению массогабаритных характеристик устройства.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство [3] , содержащее корпус, карданов подвес, состоящий из наружной рамки, установленной в подшипниках корпуса и внутренней рамки, установленной в подшипниках наружной рамки, первый и второй зеркальные отражатели, жестко закрепленные на внутренней и наружной рамках соответственно, первый и второй двигатели стабилизации, установленные по внутренней и наружной осям карданова подвеса соответственно, первый и второй датчики угловой скорости, размещенные на внутренней рамке, ось чувствительности первого датчика угловой скорости в исходном положении совпадает с внутренней осью карданова подвеса, ось чувствительности второго датчика угловой скорости в исходном положении совпадает с наружной осью карданова подвеса, первое и второе усилительно-корректирующее устройства, выходы которых подключены к входам первого и второго двигателя стабилизации соответственно, а входы подключены к выходам первого и второго датчика угловой скорости соответственно, датчик угла, размещенный по внутренней оси карданова подвеса.

Недостаток подобного устройства состоит в том, что оно имеет ограниченный обзор относительно внутренней оси подвеса. Кроме того, при повороте внутренней рамки относительно наружной на определенный угол /больше чем 50 градусов/, устройство теряет работоспособность, так как становится неустойчивым. Происходит это от того, что двигателем стабилизации, установленным по наружной оси карданова подвеса, управляет датчик угловой скорости, расположенный на внутренней рамке. Наконец, расположение двух датчиков угловой скорости на внутренней рамке увеличивает массогабаритные характеристики внутренней рамки и всего устройства.

Техническим результатом изобретения является обзор по внутренней оси подвеса, обеспечение работоспособности устройства при больших углах поворота внутренней рамки относительно наружной рамки в диапазоне ±90 градусов и уменьшение массогабаритных характеристик всего устройства.

Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее корпус, карданов подвес, состоящий из наружной рамки, установленной в подшипниках корпуса, и внутренней рамки, установленной в подшипниках наружной рамки, первый и второй зеркальные отражатели, жестко закрепленные на внутренней и наружной рамках соответственно, первый и второй двигатели стабилизации, установленные по внутренней и наружной осям карданова подвеса соответственно, первый и второй датчики угловой скорости, первый и второй усилительно-корректирующий блок, выходы которых подключены к входам первого и второго двигателя стабилизации соответственно, датчик угла, размещенный по внутренней оси карданова подвеса, введено реле, содержащее обмотку и контакты, а первый и второй датчики угловой скорости выполнены в виде роторных вибрационных гироскопов /РВГ/, первый РВГ закреплен на внутренней рамке и его первая и вторая оси чувствительности в исходном положении совпадают с внутренней и наружной осями карданова подвеса соответственно, второй РГВ закреплен на наружной рамке, причем его первая ось чувствительности совпадает с наружной осью карданова подвеса, при этом первый выход первого РВГ подключен к входу первого усилительно-корректирующего блока /УКБ/, его второй выход подключен через контакты реле к входу второго УКБ, выход второго РВГ подключен через контакты реле к выходу второго УКБ, а выход датчика угла подключен к обмотке реле.

Введение реле, содержащего обмотку и контакты, и выполнение первого и второго датчика угловой скорости в виде РВГ: первый РВГ закреплен на внутренней рамке так, что его первая и вторая оси чувствительности в исходном положении совпадают с внутренней и наружной осями карданова подвеса соответственно, второй РВГ закреплен на наружной рамке так, что одна из двух его осей чувствительности совпадает с наружной осью карданова подвеса, первый выход первого РВГ подключен к входу первого УКБ, второй выход первого РВГ подключен через контакты реле к входу второго УКБ, выход второго РВГ подключен через контакты реле к входу второго УКБ, а выход датчика угла подключен к обмотке реле, позволяет расширить обзор по внутренней оси подвеса, обеспечить работоспособность устройства при больших /± 90 градусов/ углах поворота внутренней рамки и уменьшит массогабаритные характеристики всего устройства.

В известном техническом решении [3] в качестве чувствительных элементов использованы два двухстепенных гидроскопа, являющихся датчиками угловой скорости. В заявленном решении в качестве чувствительных элементов применены два роторных вибрационных гироскопа /РВГ/. Особенность РВГ состоит в том, что он представляет собой двумерный измеритель абсолютной угловой скорости основания, на котором он установлен. Указанная особенность позволила установить на внутренней рамке вместо двух датчиков угловой скорости один РВГ. Введение реле, содержащего обмотку и контакты, размещение второго РВГ на наружном кольце карданова подвеса позволило создать систему управления вторым двигателем стабилизации от первого и второго РВГ в зависимости от углового положения внутренней рамки относительно наружной. Указанная система управления обеспечивает работоспособность всего устройства при больших углах поворота внутренней рамки относительно наружной рамки карданова подвеса в диапазоне ± 90 градусов. Тем самым расширяется обзор по внутренней оси подвеса и обеспечивается устойчивость всего устройства.

При осуществлении предлагаемого изобретения достигается положительный эффект, состоящий в расширении поля зрения, повышении точности стабилизации и обеспечении устойчивости.

На чертеже представлена функциональная схема системы стабилизации линии визирования и введены следующие обозначения: 1 - корпус; 2 - наружная рамка карданова подвеса; 3 - внутренняя рамка карданова подвеса; 4 - первый зеркальный отражатель; 5 - второй зеркальный отражатель; 6 - первый двигатель стабилизации; 7 - второй двигатель стабилизации; 8 - первый усилительно-корректирующий блок; 9 - второй усилительно-корректирующий блок; 10 - первый роторный вибрационный гироскоп; 11 - второй роторный вибрационный гироскоп; 12 - датчик угла; 13 - реле; 14 - контакты реле; ХХ - внутренняя ось подвеса; YY - наружная ось подвеса.

Предлагаемая система содержит корпус 1, карданов подвес, состоящий из наружной рамки 2 и внутренней рамки 3. На внутренней рамке 3 жестко закреплен первый зеркальный отражатель 4. На наружной рамке 2 жестко закреплен второй зеркальный отражатель 5. По внутренней и наружной осям подвеса, совпадающим с осями XX и YY соответственно, установлены первый 6 и второй 7 двигатели стабилизации. Выходы первого 8 и второго 9 усилительно-корректирующего блока подключены к входам первого 6 и второго 7 двигателя стабилизации соответственно. Первый роторный вибрационный гироскоп 10 размещен на внутренней рамке 3 так, что оси его чувствительности совпадают с осями подвеса XX и YY. Первый выход роторного вибрационного гироскопа 10 подключен к входу первого усилительно-корректирующего блока 8. Второй РВГ 11 размещен на наружной рамке 2 так, что ось его чувствительности совпадает с осью подвеса YY. Датчик угла 12 установлен по внутренней оси подвеса XX. Выход датчика угла 12 подключен к обмотке реле 13. Второй выход РВГ 10 через контакты 14 реле 13 подключен к входу УКБ 9. Выход РВГ 11 через контакты 14 реле 13 подключен к входу УКБ 9.

Система работает следующим образом. При поворотах корпуса 1 вокруг осей XX и YY первый 4 и второй 5 зеркальные отражатели должны сохранять свои положения неизменными. В этом случае линия визирования будет застабилизирована. Покажем это. Допустим, что движение корпуса 1 происходит вокруг оси XX. При этом на внутреннюю рамку 3 будут действовать моменты внешних сил, обусловленных в основном силами трения. Под действием этих моментов появится тенденция к повороту рамки 3 вокруг оси XX. На эту тенденцию к повороту сразу отреагирует РВГ 10. На его первом выходе появится сигнал, который, пройдя через первый УКБ 8, поступит на вход первого двигателя стабилизации 6. Двигатель 6 приложит к рамке 3 момент, равный моменту внешних сил по величине и противоположный ему по направлению. В результате зеркальный отражатель 4 останется в неизменном положении. Примем теперь, что движение корпуса происходит вокруг оси YY. В этом случае появится сигнал на втором выходе РВГ 10, который, пройдя через нормально замкнутые контакты 14 реле и через второй УКБ 9, поступит на вход второго двигателя стабилизации 7. Двигатель 7 выработает момент, который уравновесит момент внешних сил. В результате зеркальный отражатель 5 останется в неизменном положении. При достижении критического угла между рамками сработает реле 13 по сигналу с датчика угла 12. Контакты 14 реле 13 подключат выход второго РВГ 11 к входу второго УКБ 9. В результате двигатель 7 будет управляться от второго РВГ 11. Двухосный гидростабилизатор как бы распадется на два одноосных, работающих независимо друг от друга.

В предлагаемой системе по сравнению с прототипом расширено поле обзора и сохранена его устойчивая работа. Выполнение двух датчиков угловой скорости в виде двух РВГ и расположение каждого из них на внутренней и наружной рамках соответственно, и введение управления второго двигателя стабилизации как от первого, так и от второго РВГ с помощью переключающего устройства, позволило при больших углах поворота внутренней рамки относительно наружной разделить систему стабилизации на две независимые подсистемы и обеспечить тем самым повышение точности стабилизации и работоспособность при больших /±90 градусов/ углах между рамками.

Использование: на подвижных объектах для стабилизации оптического луча. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, карданов подвес, состоящий из наружной рамки, установленной в подшипниках корпуса, и внутренней рамки, установленной в подшипниках наружной рамки, первый и второй зеркальные отражатели, жестко закрепленные на внутренней и наружной рамках соответственно, первый и второй двигатели стабилизации, установленные по внутренней и наружной осям карданова подвеса соответственно, первый и второй датчики угловой скорости, первый и второй усилительно-корректирующий блок, выходы которых подключены к входам первого и второго двигателя стабилизации соответственно, датчик угла, размещенный во внутренней оси подвеса, реле, содержащее обмотку и контакт. Причем первый и второй датчики угловой скорости выполнены в виде роторных вибрационных гироскопов (РВГ). Первый РВГ закреплен на внутренней рамке и его первая и вторая оси чувствительности в исходном положении совпадают с внутренней и наружной осями карданова подвеса соответственно. Второй РВГ закреплен на наружной рамке, причем его первая ось чувствительности совпадает с наружной осью карданова подвеса. При этом первый выход первого РВГ подключен к входу первого усилительно-корректирующего блока (УКБ), его второй выход подключен через контакты реле к выходу второго УКБ. Выход второго РВГ подключен через контакты реле к выходу второго УКБ, а выход датчика угла подключен к обмотке реле, что позволяет расширить обзор внутренней оси подвеса, обеспечить работоспособность устройства при больших углах поворота внутренней рамки относительно наружной рамки в диапазоне ±90 градусов и уменьшить массогабаритные характеристики всего устройства. 1 ил.

Система стабилизации линии визирования, содержащая корпус, карданов подвес, состоящий из наружной рамки, установленной в подшипниках корпуса, и внутренней рамки, установленной в подшипниках наружной рамки, первый и второй зеркальные отражатели, жестко закрепленные на наружной и внутренней рамках соответственно, первый и второй двигатели стабилизации, установленные на внутренней и наружной осях карданова подвеса соответственно, первый и второй датчики угловой скорости, первый и второй усилительно-корректирующие блоки, выходы которых подключены к входам первого и второго двигателей стабилизации соответственно, датчик угла, размещенный на внутренней оси карданова подвеса, отличающаяся тем, что введено реле, содержащее обмотку и контакты, первый и второй датчики угловой скорости выполнены в виде роторных вибрационных гироскопов, первый роторный вибрационный гироскоп закреплен на внутренней рамке и его первая и вторая оси чувствительности совпадают с внутренней и наружной осями карданова подвеса соответственно, второй роторный вибрационный гироскоп закреплен на наружной рамке, причем его первая ось чувствительности совпадает с наружной осью карданова подвеса, при этом первый выход первого роторного вибрационного гироскопа подключен к входу первого усилительно-корректирующего блока, его второй выход подключен через контакты реле к входу второго усилительно-корректирующего блока, выход второго роторного вибрационного гироскопа подключен через контакты реле к входу второго усилительно-корректирующего блока, а выход датчика угла подключен к обмотке реле.