СИСТЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИБОРОВ НАВЕДЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК F41G7/26 

Изобретение относится к области оптического приборостроения, более конкретно к устройствам преобразования 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 управляемого снаряда на цель осуществляется благодаря наличию в приборе наведения лазерного канала, который по специальной команде формирует в пространстве предметов лазерное поле управления. Одной из основных частей лазерного канала наведения является система преобразования лазерного излучения, поддерживающая диаметр лазерного поля управления постоянным в зоне расположения летящей ракеты в каждый момент времени ее полета.

Известна система преобразования лазерного излучения приборов наведения, включающая расположенные последовательно на одной оси и оптически связанные блок линз панкратической системы и объектив [1], при этом панкратическая система включает три линзы, из которых первая и третья линзы являются подвижными и жестко связаны друг с другом, а вторая линза неподвижная.

Недостатками известной системы преобразования лазерного излучения приборов наведения являются малый диапазон изменения увеличений панкратической системы, что не позволяет эффективно управлять ракетой на малых дистанциях, например, в случае пуска ракеты из контейнера, а также наличие расфокусировки во всем диапазоне перемещения компонентов панкратической системы, кроме двух положений, что усложняет процесс юстировки системы и снижает точность наведения ракеты на цель.

Из всех известных технических решений наиболее близкой является система преобразования лазерного излучения приборов наведения, включающая расположенные последовательно на одной оси и оптически связанные блок линз панкратической системы, выполненный в виде двух подвижных компонентов, и объектив [2].

Недостатками известной системы преобразования лазерного излучения приборов наведения являются значительные величины перемещения компонентов панкратической системы, а следовательно, большая длина панкратической системы, а также наличие расфокусировки на начальном участке движения линз панкратической системы, что усложняет процесс юстировки системы, ухудшает структуру лазерного поля управления в зоне нахождения ракеты и снижает точность наведения ракеты на цель.

Задачей изобретения является уменьшение длины панкратической системы, устранение расфокусировки системы во всем диапазоне перемещения линз панкратической системы.

Для решения этой задачи система преобразования лазерного излучения приборов наведения, включающая расположенные последовательно на первой оси и оптически связанные первый блок линз панкратической системы и первый объектив, содержит расположенные последовательно на второй оси, параллельной первой оси, и оптически связанные второй блок линз панкратической системы, второй объектив и оптический компенсатор, а также два оптически связанных отражателя, первый из которых установлен на первой оси под углом к ней перед первым блоком линз панкратической системы, второй отражатель расположен на второй оси перед вторым блоком линз панкратической системы и параллелен первому отражателю, при этом первый отражатель установлен с возможностью вывода из хода лучей света первого блока линз панкратической системы, а каждый блок линз панкратической системы включает, по меньшей мере, два подвижных компонента.

Система преобразования лазерного излучения приборов наведения может содержать плоскопараллельную оптическую пластину, установленную между первым отражателем и вторым блоком линз панкратической системы с возможностью вращения, по меньшей мере, вокруг одной оси, перпендикулярной оси второго блока линз панкратической системы. Оптический компенсатор может быть выполнен в виде двух клиньев, установленных с возможностью вращения вокруг второй оси и с возможностью фиксации в выбранном положении, а первый отражатель может быть установлен с возможностью вывода из хода лучей света первого блока линз панкратической системы в направлении, параллельном его отражающей плоскости.

Введение в систему преобразования лазерного излучения приборов наведения оптически связанных второго блока линз панкратической системы, второго объектива и оптического компенсатора, расположенных последовательно на второй оси, параллельной первой оси, а также двух оптически связанных отражателей, первый из которых установлен на первой оси под углом к ней перед первым блоком линз панкратической системы, второй отражатель расположен на второй оси перед вторым блоком линз панкратической системы и параллелен первому отражателю, при этом первый отражатель установлен с возможностью вывода из хода лучей света первого блока линз панкратической системы, позволяет разбить диапазон работы панкратической системы на два диапазона: диапазон ближней зоны, например, до 300 м, и диапазон дальней зоны, например, от 300 м до 8000 м. При этом в каждом блоке линз панкратической системы за счет снижения диапазона изменения увеличений полностью отсутствует расфокусировка, величины перемещения линз панкратической системы уменьшаются в 2…3 раза по сравнению с прототипом, что приводит к уменьшению длины панкратической системы. Отсутствие расфокусировки панкратической системы обеспечивает улучшение структуры лазерного поля управления в зоне нахождения ракеты и повышение точности наведения ракет на цель.

На чертеже представлена принципиальная схема системы преобразования лазерного излучения приборов наведения.

Система преобразования лазерного излучения приборов наведения включает расположенные последовательно на первой оси и оптически связанные первый блок 1 линз панкратической системы, содержащий линзы 2 и 3, установленные с возможностью перемещения вдоль первой оси, и первый объектив 4, расположенные последовательно на второй оси и оптически связанные второй блок 5 линз панкратической системы, содержащий линзы 6 и 7, установленные с возможностью перемещения вдоль второй оси, второй объектив 8 и оптический компенсатор 9, а также два оптически связанных отражателя 10 и 11, первый из которых установлен на первой оси под углом 45° к ней перед первым блоком 1 линз панкратической системы, второй отражатель 11 расположен на второй оси перед вторым блоком 5 линз панкратической системы и параллелен первому отражателю 10, при этом первый отражатель установлен с возможностью вывода из хода лучей света первого блока линз панкратической системы и, в частности, перемещается из положения I в положение II в направлении, параллельном его отражающей плоскости. Указанное направление перемещения не является обязательным, но выполнение этого условия обеспечивает исключение влияния ошибок позиционирования отражателя 10 на направление оси лазерного излучения на выходе из второго объектива 8, а следовательно, не приводит к неоправданным ошибкам наведения ракеты на цель. Между первым и вторым отражателями 10 и 11 расположена плоскопараллельная оптическая пластина 12, установленная с возможностью вращения, по меньшей мере, вокруг одной оси, перпендикулярной оси второго блока линз панкратической системы. Плоскопараллельная оптическая пластина 12 может быть расположена также между вторым отражателем 11 и вторым блоком 5 линз панкратической системы. Оптический компенсатор 9 выполнен в виде двух клиньев, установленных с возможностью вращения вокруг второй оси и с возможностью фиксации в выбранном положении. Первый и второй отражатели 10 и 11 в описанной реализации представляют собой плоские зеркала. На чертеже показано также выходное окно 13 модулятора лазерного канала управления прибора наведения.

Работает система преобразования лазерного излучения приборов наведения следующим образом.

В исходном положении системы преобразования лазерного излучения приборов наведения отражатель 10 находится на оси первого блока 1 линз в положении I, а компоненты первого и второго блоков 1 и 5 линз панкратической системы установлены в начальном положении. По команде, вырабатываемой наземной аппаратурой управления, модулированное лазерное излучение выходит из выходного окна 13 модулятора. Это излучение отражается от зеркал 10, 11, проходит плоскопараллельную пластину 12, второй объектив 8, оптический компенсатор 9 и расходящимся пучком выходит в пространство предметов. Начальный угол расходимости излучения равен α. Этот угол соответствует положению ракеты в начальный момент времени, когда ее бортовая аппаратура начинает воспринимать команды управления. Согласно заданной циклограмме работы линзы 6 и 7 второго блока 5 линз панкратической системы начинают движение вдоль его оптической оси. При этом угол α будет уменьшаться по закону, задаваемому кулачками механизма перемещения линз 6 и 7. Это уменьшение будет происходить до тех пор, пока ракета не достигнет дальней границы ближней зоны управления, например 300 м, в которой величина α=α_d. В этот момент привод зеркала 10, например, электромагнит (не показан), выведет зеркало 10 из хода лучей света первого и второго блока линз панкратической системы из положения I в положение II. После этого лазерное излучение попадает в первый блок 1 линз панкратической системы, линзы 2 и 3 которого начинают движение после срабатывания электромагнита, проходит первый объектив 4 и выходит в пространство предметов расходящимся пучком, угол расходимости которого изменяется, уменьшаясь от величины β=α_d до минимального значения по заданному закону, реализуемому кулачками механизма перемещения линз 2 и 3.

Особенностью данной системы является необходимость согласования направления осей лазерного излучения, выходящего из объективов 4 и 8 в момент переключения ближней зоны управления на дальнюю. Для этой цели используется оптический компенсатор 9, вращением клиньев которого при сборке изделия добиваются необходимой параллельности осей излучения лазера на выходе из объективов 4 и 8, а затем фиксируют клинья в найденном положении. Аналогичную задачу, но более грубо, может выполнять плоскопараллельная пластина 12, установленная с возможностью вращения, по меньшей мере, вокруг одной оси, перпендикулярной оси второго блока 5 линз панкратической системы.

Таким образом, система преобразования лазерного излучения приборов наведения имеет меньшую длину панкратической системы, не имеет расфокусировки, а следовательно, позволяет повысить точность наведения ракеты на цель.

Источники информации

1. Прицел-прибор наведения 1К13. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1527.00.00.000 ТО КБП.

2. Патент RU №2108531. Прицел - прибор наведения. Опубл. 10.04.1998, Бюл. №10 - прототип.

Система может быть использована в приборах наведения управляемых снарядов на цель по лазерному лучу. Система включает выходное окно модулятора лазерного излучения, расположенные на первой оси первую панкратическую систему и первый объектив, расположенные на второй оси, параллельной первой оси, вторую панкратическую систему, второй объектив и оптический компенсатор. Первый отражатель установлен под углом к первой оси перед первой панкратической системой с возможностью вывода из хода лучей. Второй отражатель установлен перед второй панкратической системой параллельно первому отражателю. В исходном положении первого отражателя на оси первой панкратической системы подвижные компоненты второй панкратической системы двигаются, уменьшая угол расходимости α лазерного излучения в ближней зоне управления до величины α_d. При выведении первого отражателя из хода лучей подвижные компоненты первой панкратической системы двигаются, уменьшая угол расходимости лазерного излучения в дальней зоне управления от величины α_d до минимального значения. Каждая панкратическая система включает, по меньшей мере, два подвижных компонента. Технический результат - уменьшение длины панкратической системы, устранение расфокусировки системы во всем диапазоне перемещения линз панкратической системы. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система преобразования лазерного излучения приборов наведения, включающая выходное окно модулятора лазерного излучения, расположенные на первой оси первую панкратическую систему, включающую по меньшей мере два подвижных компонента, и первый объектив, расположенные на второй оси, параллельной первой оси, вторую панкратическую систему, включающую, по меньшей мере, два подвижных компонента, второй объектив и оптический компенсатор, а также два оптически связанных отражателя, первый из которых установлен на первой оси под углом к ней перед первой панкратической системой, второй отражатель расположен на второй оси перед второй панкратической системой параллельно первому отражателю, при этом первый отражатель установлен с возможностью вывода из хода лучей первой панкратической системы, при этом в исходном положении первый отражатель находится на оси первой панкратической системы, лазерное излучение из выходного окна модулятора отражается от первого и второго отражателей и подвижные компоненты второй панкратической системы двигаются, уменьшая угол расходимости α лазерного излучения в ближней зоне управления до величины α_d, а при выведении первого отражателя из хода лучей первой панкратической системы ее подвижные компоненты двигаются, уменьшая угол расходимости лазерного излучения в дальней зоне управления от величины α_d до минимального значения по заданному закону.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит плоскопараллельную оптическую пластину, установленную между первым отражателем и второй панкратической системой с возможностью вращения, по меньшей мере, вокруг одной оси, перпендикулярной оси второй панкратической системы.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что оптический компенсатор выполнен в виде двух клиньев, установленных с возможностью вращения вокруг второй оси и с возможностью фиксации в выбранном положении.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что первый отражатель установлен с возможностью вывода из хода лучей света первой панкратической системы в направлении, параллельном его отражающей плоскости.