Прибор для стабилизации линии прицеливания по вертикали Советский патент 1935 года по МПК F41G3/24 

Предлагаемое изобретение предназначается для применения в аэронавигационных визирных и прицельных зрительных трубах, употребляемых в авиации. Для определения положения точки надира или для ориентировки прибора относительно этой точки в существующих- авиационных зрительных трубах применяются уровни различного устройства: пузырьковые, маятниковые и поплавковые. По своему конструктивному оформлению предлагаемое изобретение относится к последней группе, однако принципиально оно резко отличается от всех существующих уровней. Если во всех современных системах уровней некоторая марка в поле зрения трубы (пузырек, перекрестье и т. п.) перемещается, указывая надирную точку, то в предлагаемом изобретении изображение наблюдаемых предметов смещается в поле зрения трубы таким образом, что визирная ось прибора (в пространстве предметов) остается постоянно вертикальной, независимо от наклона трубы к вертикали (понятно, до известных пределов отклонения трубы от вертикали).

Для достижения указанного эффекта предлагается прибор, в котором на пути лучей применен котелок, наполненный прозрачной жидкостью (кедровое масло), и карданно подвешенный пустой по(178);

плавок с целью получения при наклоне двух л идкостных призм над и под поплавком, отклоняющих луч соответ-. ственно наклону котелка. При помощи соответственной зеркальной или призменной системы визирная ось трубы отклоняется от вертикали с сохранением ориентировки относительно последней.

На чертеже фиг. 1 изображает схематический разрез через нижнюю часть оптического самолетного визира, снабн енного предлагаемым прибором, при вертикальном положении зрительной трубы; фиг. 2 схематически поясняет действие прибора при наклоне зрительной трубы; фиг. 3 - график погрещностей прибора.

Пусть мы имеем (фиг. 1) направленный на надирную точку объектив / зрительной трубы, возле коллектива 2 которого образуется действительное изображение наблюдаемой местности; линза 3 является первой линзой оборачивающей системы.

Предлагаемый прибор, автоматически удерживающий визирную ось трубы в вертикальном положении, помещается в промежутке между коллективом 2 и линзой 3 и представляет собой котелок 4, наполненный прозра1 ной жидкостью 5 (кедровое масло) с достаточным коэфициентом преломления и закрытый сверху и снизу защитными плоско параллельными стеклами 6 н 7. В котелке 4 подвешен на карданном подвесе 8 поплавок 9, образуемый трубкой JO, закрытой сверху и снизу плоско параллельными стеклами 7/ и /2. Поплавок 9 естественно сохраняет вертикальное положение при всевозможных наклонах всей зрительной трубы (до известных пределов). При этом, как видно на фиг. 2, визирный луч прибора отклоняется слоями жидкости между стеклами 6, 11, 7 п 12, так как эти слои принимают клиновидную форму. Для того, чтобы это отклонение визирного луча компенсировало отклонение всей зрительной трубы от вертикали, должно быть соблюдено известное соотношение между фокусной длиной /1 объектива зрительной трубы и высотой d поплавка (d - расстояние между стеклами 11-12 поплавка). Это соотношение очень просто находится в том случае, если углы отклонения луча малы. Обозначим коэфициент преломления жидкости 5 через п, угол наклона трубы у вертикали через а, а угол отклонения визирного луча через а,. В таком случае преломляющий угол жидкостных клиньев будет также а. Проследим ход луча через нашу систему (фиг. 2) в обратном направлении, т. е. сверху вниз. Верхний жидкостный клин (между стеклами 11) отклонит луч на угол.(/г- 1) а; поэтому линейная величина отклонения луча на фокальной плоскости объектива будет (п-1) а . d. Отсюда найдем для угла отклонения луча в пространстве предметов (« («-) a-f . . . (1) Если мы введем обозначение А- 7Г И поставим условие, чтобы луч в пространстве предметов оставался вертикальным, т. е. а а(3) то получим из (1) .... (4) При ,5 получим , т. е. в этом случае высота d поплавка должна

- 2 быть вдвое больше фокусной длины объектива. При обычной фокусной длине объектива в 40-50 мм получим вполне удобную в конструктивном отношении высоту поплавка в 80-120 мм. Формула (4) неточна: при значительных отклонениях от вертикали следует пользоваться более точными формулами, вывести которые можно без особых затруднений. При этом, однако, обнаруживается, что точно вертикальное направление визирного луча может быть получено посредством выбора величины/Столько для одного определенного угла отклонения а трубы от вертикали; для других значений а получаются некоторые незначительные отклонения Д а - а луча от вертикали. Приводим здесь точные формулы. Для вычисления величины Д по заданному а Г ПСО,а, Л - - cos «о Ll/l-n2slna,J ДЛЯ вычисления остального отклонения 4 при различных углах а наклона трубы: tga /Csina 1 . (6) - п sin а Д а а При практических вычислениях целесообразно пользоваться другими фор-, мулами, получаемыми из точных формул (5) и (6), разложением в ряды, пренебрегая при этом членами ниже 3-го порядка малости (так называемая зона Зейделя). При этом получаются весьма удобные для применения расчетные формулы. Для нахождения К по заданному «и ij 1 -0,0001545 ( я - 1)ао (7) здесь Яц - в градусах; для вычисления отклонения Д: Д 0,548 ( - 1) (а - ао) «i (8) здесь Д - в секундах, а «о и а - в градусах; при этом Д достигает максимального значения Д„ ,2n( . . (9) при « «„, причем ,577 а-йо . . . - (10) Эти формулы дают весьма хорошую точность в пределах углов отклонения до 6°. В качестве преломляющей жидкости следует рекомендовать чистое кедровое масло (oleum cedro), применяемое в микроскопах и имеющее коэфициент преломления п-1,51. При этом получим вместо формул (7)-(10): /С 1,9460 -0,000848 я, Д 1,537 (а2-а)а Д„ 0,592 а, „ 0,5774 а„ По формулам (11) вычислен график (фиг. 3), дающий зависимость ошибки А (отклонение визирной оси от вертикали) от величины а и угла наклона всей трубы и от величины К (отношение высоты поплавка к фокусной длине объектива трубы). При помощи такого графика возможно наиболее целесообразно выбрать величину К при заданном максимальном отклонении трубы от вертикали. Например, если максимальное А равно , выгодно взять Л 1,9325; при этом максимальная ошибка вертикальной оси не превосходит 40. Если же максимальное А будет 2°30, то целесообразнее выбрать К 1,9426; при этом получится ошибка, не превосходящая 10.

О Если перед объективом / трубы поместить соответствующие отражающие неподвижные или вращающиеся зеркальные или призменные системы, то визирная ось трубы будет всегда (в известных пределах) ориентирована относительно вертикали независимо от угла наклона трубы. , Предлагаемый прибор освобождает наблюдателя от необходимости постоянно совмещать пузырек уровия с перекрестьем. Недостатком прибора является известная чувствительность прибора к горизонтальным ускорениям, присущая, впрочем, и всем существующим уровням. Предмет изобретения. 1.Прибор для стабилизации линии визирования по вертикали, отличающийся применением на пути лучей котелка 4, наполненного жидкостью, и карданно подвещенного пустого поплавка 9, с целью получения при наклоне двух жидкостных призм над и под поплавком, отклоняющих луч соответственно наклону котелка 4. 2.В приборе по п. I применение в качестве прозрачной жидкости кедрового масла. 3.Форма выполнения прибора по п. I, отличающаяся тем, что при помощи соответственной зеркальной или призменной системы визирная ось трубы отклоняется от вертикали (с сохранением ориентировки относительно последней).

к авторскому свидетельству В. Н. П 43165 / f ftif f j Щ1 4 с::Ц Fj-tesi -ji-;) t,.. ./ssfeT; г Г рГп 17- 7-рГТГрТМ Г РТ7-ГТ ГП I J- J Чуриловского ° рг ГТ 1 ТЧТ|РЧ р-- г ,/ ) }