Устройство головной части универсального перископа подводной лодки Российский патент 2020 года по МПК G02B23/08 

Изобретение относится к оптоэлектронным системам наблюдения, используемым в перископах подводных лодок (ПЛ).

Для детальной оценки наблюдаемой обстановки в перископах используются телекамеры с переключением объективов с различным увеличением. В современных перископах обычно не используются телевизионные камеры с объективами с плавно изменяемым коэффициентом увеличения (далее - панкратические объективы), хотя они обладают рядом достоинств. Панкратические объективы обеспечивают возможность не терять объект наблюдения при изменении увеличения в отличие от систем с переключением объективов [HIS Jant's C41SR & Mission Systems, Maritime, 2018-2019]. Однако достижение телекамерой с панкратическим объективом во всем диапазоне увеличения высокой разрешающей способности наталкивается на трудности из-за вибрации перископа при движении ПЛ в перископном положении, так как в условиях вибрации нарушается положение подвижных компонентов оптики и ухудшается качество телевизионного изображения. Обычно управление перемещением оптических элементов осуществляется с помощью электропривода и механического кулачка или профиля, по которому перемещаются оптические компоненты объектива без обратной связи по положению [SU 1732319 A1, G02B 15/14, 07.05.1992].

В качестве прототипа выбран универсальный перископ (перископ непроникающего типа) [Зиненко В.М. и др. Перископы подводных лодок, состояние и перспективы развития // Морская радиоэлектроника, 2012, №3 (41)] в конструкции головной части которого имеется корпус, защитное окно, система гироскопической стабилизации линии визирования и телевизионная камера с панкратическим объективом, управляемым дистанционно электроприводом с помощью механического профиля (кулачка). Используемая в нем телевизионная камера с панкратическим объективом также теряет качество телевизионного изображения при воздействии вибрации при движении носителя.

Решаемая техническая проблема - совершенствование устройства головной части универсального перископа.

Достигаемый технический результат - повышение разрешающей способности и чувствительности телевизионного канала с панкратическим объективом, уменьшение габаритов визирной части и повышение эксплуатационных характеристик универсального перископа.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в головной части универсального перископа (далее - перископ) в отличие от прототипа:

- управление положением каждого подвижного компонента панкратического объектива телевизионной камеры производится по сигналам датчика положения следящим приводом, программируемым по известному закону изменения увеличения примененного конкретного панкратического объектива;

- формирование в телевизионном канале сигнала цветного и черно-белого изображения производится с помощью одной цветной телевизионной матрицы, стационарно установленной в фокальной плоскости панкратического объектива;

- черно-белый канал с более высоким уровнем чувствительности реализуется путем исключения (выведения) сменного красного светофильтра из панкратического объектива (красный светофильтр вводится только в режиме работы цветной матрицы для устранения длинноволновой части спектра).

Кроме того, в головную часть универсального перископа дополнительно устанавливается нестабилизированная малогабаритная обзорная телекамера с широким полем зрения в 90°, что обеспечивает за счет введения дополнительного источника телевизионной информации возможность оперативной оценки надводной обстановки при всплытии ПЛ и повышение эксплуатационных характеристик перископа

Предлагаемое устройство головной части универсального перископа представлено на фиг. 1, где:

1 - корпус универсального перископа (далее - корпус),

2 - защитное окно,

3 - визирная призма в карданном подвесе с системой гироскопической стабилизации линии визирования (далее - визирная призма),

4 - панкратический объектив,

5 - датчики положения оптических компонентов панкратического объектива (далее - датчики положения),

6 - следящие приводы подвижных компонентов панкратического объектива (далее - следящие приводы),

7 - модуль управления следящими приводами,

8 - электронный модуль с телевизионной матрицей (панкратический объектив 4 с модулем 8 образуют телекамеру универсального перископа (далее - телекамера),

9 - красный светофильтр (далее - светофильтр),

10 - привод красного светофильтра,

11 - малогабаритная обзорная, нестабилизированная телекамера (далее -обзорная телекамера),

12 - сигнал управления увеличением панкратического объектива, поступающий от оператора перископа,

13 - видеосигнал с телекамеры, поступающий на видеомонитор оператора перископа,

14 - видеосигнал с обзорной камеры, поступающий на видеомонитор оператора перископа.

Устройство функционирует следующим образом:

- корпус 1 с защитным окном 2 обеспечивает герметичность головной части универсального перископа,

- визирная призма 3 в карданном подвесе с системой гироскопической стабилизации линии визирования обеспечивает наведение визирной линии перископа по углу места,

- датчики положения 5 оптических компонентов панкратического объектива 4 через модуль 7 передают сигналы управления для обеспечения работы следящих приводов 6, перемещающих оптические компоненты объектива при изменении увеличения панкратического объектива,

- привод 10 красного светофильтра 9 обеспечивает смену светофильтра в панкратическом объективе универсального перископа при работе телекамеры: в цветном режиме вводит светофильтр 9, в черно-белом режиме телекамеры - выводит светофильтр 9),

- обзорная телекамера камера 11 обеспечивает обзор надводной обстановки при всплытии ПЛ,

- сигнал управления увеличением 12 поступает от оператора перископа,

- видеосигнал 13 с электронного модуля 8 поступает на видеомонитор оператора перископа,

- видеосигнал 14 с обзорной телекамеры 11 поступает на видеомонитор оператора перископа.

Предлагаемая конструкция головной части универсального перископа реализована и ее функционирование проверено в ходе испытаний. Техническими решениями, составляющими сущность изобретения, устраняется влияние вибрации универсального перископа на разрешающую способность телекамеры и достигается полное использование светового потока для формирования как цветного сигнала, так и черно-белого, что позволяет увеличить чувствительность телекамеры и уменьшить входной зрачок панкратического объектива телекамеры и, соответственно, ее габариты. Испытания подтвердили возможность достижения высокой разрешающей способности телевизионного канала с панкратическим объективом с 500 до 700 ТВЛ. Использование только одной цветной телевизионной матрицы, обеспечивает необходимую чувствительность телевизионного канала (в режиме цветного и черно-белого изображения) и уменьшение габаритов визирной части универсального перископа, что позволило установить дополнительную малогабаритную нестабилизированную обзорную телекамеру с широким полем зрения. Использование дополнительной малогабаритной нестабилизированной обзорной телекамеры повышает эксплуатационную надежность перископа, как наблюдательного средства, и обеспечивает оперативную оценку надводной обстановки при всплытии носителя.

Устройство головной части универсального перископа может использоваться в перископах подводных лодок. Устройство содержит корпус, защитное окно, систему гироскопической стабилизации линии визирования, телевизионную камеру с панкратическим объективом, управляемым дистанционно электроприводом. В телевизионной камере с панкратическим объективом используется одна цветная матрица со сменным красным светофильтром для формирования цветного и черно-белого изображения. Подвижные компоненты панкратического объектива перемещаются следящими приводами по сигналам датчиков положения панкратического объектива. В головной части установлена дополнительная нестабилизированная малогабаритная обзорная телекамера с широким полем зрения. Технический результат - повышение разрешающей способности и чувствительности телевизионного канала с панкратическим объективом, уменьшение габаритов визирной части и повышение эксплуатационных характеристик универсального перископа. 1 ил.

Устройство головной части универсального перископа, содержащее корпус, защитное окно, систему гироскопической стабилизации линии визирования, телевизионную камеру с панкратическим объективом, управляемым дистанционно электроприводом, отличающееся тем, что в телевизионной камере с панкратическим объективом используется одна цветная матрица со сменным красным светофильтром для формирования цветного и черно-белого изображения, подвижные компоненты панкратического объектива перемещаются следящими приводами по сигналам датчиков положения панкратического объектива, при этом в головной части установлена дополнительная нестабилизированная малогабаритная обзорная телекамера с широким полем зрения.