Панорамний оптико-телевізійний прилад

Реферат: Панорамний оптико-телевізійний прилад містить оптико-електронний модуль, обертовий контактний пристрій, привідний механізм, причому оптико-електронний модуль складається з герметичного корпусу, в якому встановлені оптичний об'єктив з керованою шторкою, телевізійна камера, захисне скло зі струмопровідним покриттям для підігріву скла, перетворювач електроживлення та модуль живлення телекамери, кришка зі світлофільтром, а привідний механізм включає контролер, пристрій стопоріння, кінцевий вимикач, платформу для встановлення оптико-електронного модуля та редуктор, в кінематичному ланцюзі якого встановлені електродвигун, пасова, планетарна та циліндрична зубчасті передачі, датчик кута повороту. До кінематичної схеми приладу додатково включено привід підйому оптикоелектронного модуля, що містить електродвигун, пасову, планетарну та гвинтову передачі, механізм підйому приладу виконано у вигляді нерухомого корпусу, ходового гвинта з прямокутною різьбою та шпонкою, а з'єднувальний кабель у вигляді джгута виконано з забезпеченням його послабленого стану при підйомі та поворотах оптико-електронного модуля, до складу приладу додатково включено пружину для зменшення навантаження на електродвигун приводу підйому та телескопічну систему захисту підйомного валу, до складу оптико-електронного модуля додатково включено пристрій дистанційного підйому кришки із світлофільтром. UA 83796 U (54) ПАНОРАМНИЙ ОПТИКО-ТЕЛЕВІЗІЙНИЙ ПРИЛАД UA 83796 U UA 83796 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі приладобудування, зокрема до оптико-телевізійних приладів, а саме - приладів спостереження за навколишнім простором, які використовуються в комплексах спостереження бронетанкової техніки: танків, бронетранспортерів (БТР), бойових машин піхоти (БМП), бойових машин десанту (БМД) тощо. Відомим аналогом є прилад спостереження, що містить корпус з верхньою призмою, що обігрівається електрикою, корпус із втулками для кріплення приладу до зразка - носія приладу, джерело вторинного живлення для обігріву верхньої призми та електричне рознімання, денний та нічний адаптивні цифрові телевізійні камери, адаптер шини даних, перемикач телевізійних каналів, установлене в корпусі приладу додаткове рознімання, при цьому вхідна оптика телевізійних камер установлена безпосередньо за верхньою призмою під кутом 90° до нижньої поверхні призми, а камери встановлені вздовж вертикальної осі корпуса приладу, елементи живлення камер та мережного адаптера з'єднані по входу через електричне рознімання з бортовою мережею зразка - носія приладу, телевізійні камери по входу оптично з'єднані з верхньою призмою приладу, по виходу - через перемикач телевізійних каналів з шиною даних зразка - носія приладу, перед верхньою призмою приладу встановлено броньову кришку, яка складається з двох частин, які мають хрестоподібні отвори з шириною щілинних отворів, не перевищуючих 2,5 мм, центри яких розміщені на оптичних осях телевізійних камер, при цьому броньова кришка, яка встановлена перед нічною телевізійною камерою, споряджена приводом, який управляється бортовою ЕОМ дистанційно керованого зразка - носія приладу по команді оператора пункту управління [1]. Основним недоліком відомого аналога є те, що прилад спостереження не є панорамним, його встановлення на носії не передбачає підйому над поверхнею встановлення, і тому звужується поле зору приладу. Крім того, відсутність світлофільтра та датчика кута зменшує межи бойового застосування приладу, а наявність додаткової бортової ЕОМ ускладнює конструктивне виконання приладу. Найближчим аналогом, який співпадає по суті та близький по конструктивному виконанню, є панорамний оптико-телевізійний прилад, що містить оптико-електронний модуль, обертовий контактний пристрій, привідний механізм, причому оптико-електронний модуль складається з герметичного корпусу, в якому встановлені оптичний об'єктив з керованою шторкою та механізм керування діафрагмою, телевізійна камера, захисне скло зі струмопровідним покриттям для підігріву скла, перетворювач електроживлення, модуль живлення телевізійної камери та кришка зі світлофільтром, а привідний механізм включає контролер, пристрій стопоріння, платформу та привод повороту оптико-електронного модулю, в кінематичному ланцюзі якого встановлені електродвигун, пасова, планетарна та циліндрична зубчасті передачі, датчик кута повороту [2]. До недоліків найближчого аналога можна віднести відсутність можливості підйому оптикоелектронного модуля над поверхнею установки панорамного телевізійного приладу, що зменшує поле зору та поле огляду телевізійної камери. Даний недолік також обмежує вибір місця встановлення приладу, оскільки встановлення приладу можливе тільки на даху бойової машини-носія, інакше поле огляду по азимуту буде перекривати башта машини. Крім того, оптико-електронний модуль приладу не має дистанційного механізму відкриття кришки, цю операцію оператор повинен виконувати вручну. Зазначений найближчий аналог має обмежене застосування. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення найближчого аналога, підвищення його експлуатаційних можливостей шляхом введення до кінематичної схеми електромеханічного приводу підйому оптико-електронного модуля над поверхнею установки приладу на машині-носії, підвищення надійності приладу шляхом додання до конструктивного виконання захисних телескопічних кілець, пристрою дистанційного підйому захисної кришки із світлофільтром та допоміжної пружини для зменшення навантаження на електродвигун приводу. Суть корисної моделі, що заявляється, у панорамному оптико-телевізійному приладі, що містить оптико-електронний модуль, обертовий контактний пристрій, привідний механізм, причому оптико-електронний модуль складається з герметичного корпусу, в якому встановлені оптичний об'єктив з керованою шторкою, телевізійна камера, захисне скло зі струмопровідним покриттям для підігріву скла, перетворювач електроживлення та модуль живлення телекамери, кришка зі світлофільтром, а привідний механізм включає контролер, пристрій стопоріння, кінцевий вимикач, платформу для встановлення оптико-електронного модуля та редуктор, в кінематичному ланцюзі якого встановлені електродвигун, пасова, планетарна та циліндрична зубчасті передачі, датчик кута повороту. Новим у корисній моделі є те, що до кінематичної схеми приладу додатково включено привід підйому оптико-електронного модуля, що містить електродвигун, пасову, планетарну та гвинтову передачі, механізм підйому приладу виконано у 1 UA 83796 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вигляді нерухомого корпусу, ходового гвинта з прямокутною різьбою та шпонкою, а з'єднувальний кабель у вигляді джгута виконано з забезпеченням його послабленого стану при підйомі та поворотах оптико-електронного модуля, до складу приладу додатково включено пружину для зменшення навантаження на електродвигун приводу підйому та телескопічну систему захисту підйомного вала, до складу оптико-електронного модуля додатково включено пристрій дистанційного підйому кришки із світлофільтром. Порівняльний аналіз технічного рішення, що пропонується, з прототипом дозволяє зробити висновок, що панорамний оптико-телевізійний прилад є більш надійним і має розширені функціональні можливості, та повністю відповідає критерію корисної моделі "новизна". Панорамний оптико-телевізійний прилад, що заявляється, призначений для пошуку та виявлення командиром/оператором бойової машини рухомих та нерухомих цілей типу "танк" та живої сили супротивника, видачі відеосигналу для відображення зображення виявлених цілей та навколишнього простору на відеомоніторі командира/оператора бойової машини та інформації про кутові координати напрямку оптичної осі приладу в горизонтальній площині відносно повздовжньої осі башти бойової машини. Прилад, що заявляється, має наступні технічні параметри: 1. Огляд у діапазоні кутів 360° в обидві сторони. 2. Поле зору телекамери - (8°40'6°30')±5 %. 3. Кутова роздільна здатність - 2'. 4. Швидкість наведення: - при пошуку та виявленні - 3°/с; - при перекиданні - 36 %. 5. Термін готовності приладу до виконання бойового завдання у нормальних кліматичних умовах - не більше 10 с. 6. Термін готовності приладу до виконання бойового завдання при температурі мінус 40 °C та при умові відсутності льоду товщиною до 1 мм або снігу на зовнішній поверхні захисного скла, що обігрівається - не більше 2-х хвилин. 7. Час безперервної роботи приладу з наступною перервою тривалістю 1-на година перед черговим включенням - не менше 6 годин. Прилад виготовлено в кліматичному виконанні УХЛ, яке дозволяє його використання в різних кліматичних умовах, з підвищеними вимогами до зовнішнього механічного впливу. Панорамний оптико-телевізійний прилад розрахований на багаторазове включення. Суть винаходу пояснюється кресленнями (як варіант конструктивного виконання), на яких показано: на Фіг. 1 загальний вигляд панорамного оптико-телевізійного приладу, вид збоку; на Фіг. 2 загальний вигляд панорамного оптико-телевізійного приладу, вид зверху; на Фіг. 3 функціональну схему приладу; на Фіг. 4 загальний вигляд оптико-телевізійного модуля в повздовжньому перерізі; на Фіг. 5 загальний вигляд блока привідних механізмів у повздовжньому перерізі; на Фіг. 6 варіант установки приладу, що заявляється, зовні башти машини-носія. Панорамний оптико-телевізійний прилад (Фіг. 1, Фіг. 2) складається з оптико-електронного модуля 1, блока привідних механізмів 2, фланця 3 з отворами для кріплення приладу до кронштейна для встановлення приладу на/у башті бойової машини, з'єднувального кабелю 4 з вилкою 5 герметичного рознімання. З'єднувальний кабель 4 з вилкою 5 герметичного рознімання виходить з нижньої частини блока привідних механізмів 2. Габаритні розміри приладу: оптико-електронного модуля 222112112 мм, блока привідних механізмів 250200260 мм, висота підйому оптико-електронного модуля визначається кількістю та висотою захисних телескопічних кілець та наявністю обмежуючої втулки на нижньому кінці підйомного вала. Функціональну схему панорамного оптико-телевізійного приладу показано на Фіг. 3, де цифрами позначено обертовий контактний пристрій 6, контролер 7 з пристроєм керування обміном 8 та пристроєм обміну 9, привід підйому 10, платформу обертання 11 з електродвигуном 12, датчиком кута 13, кінцевим вимикачем 14. Оптико-електронний модуль 1 зв'язано з блоком привідних механізмів 2 герметичним кабельним розніманням, яке конструктивно виконано всередині приладу та механічним зв'язком 15 приводу підйому 10. Оптико-електронний модуль 1 призначено для спостереження фоново-цільової обстановки в процесі пошуку та виявлення наземних цілей в умовах природної освітленості місцевості в 3 5 діапазоні від 5·10- до 5·10 люкс. Блок привідних механізмів 2 призначено для обертання оптико-електронного модуля 1, формування та передачі інформації про кутове положення оптико-електронного модуля 1 відносно поздовжньої осі башти бойової машини у реальному масштабі часу та передачі відеосигналу для відображення інформації на відеомоніторі робочого 2 UA 83796 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 місця командира/оператора бойової машини. Обертовий контактний пристрій 6 призначено для передачі електричного живлення та відеоінформації від оптико-електронного модуля 1 до блока привідних механізмів 2 при обертанні оптико-електронного модуля 1 відносно блоку приводних механізмів 2. До складу контролера 7 входять пристрій керування обміном 8 та пристрій обміну 9. Пристрій керування обміном 8 призначений для прийому команд керування з пульта командира/оператора, формування сигналів підйому (опускання) оглядової камери та сигналів керування електродвигуном 12 в залежності від режиму обертання (пошук або перекидання), контролю стану кінцевого вимикача 14, прийому двійкового коду від датчика кута 13, причому пристрій керування обміном 8 виконано на базі контролера C8051F020. Пристрій обміну 9 призначений для обміну інформацією по шині обміну 16 з пультом командира/оператора. По шині 16 обміну з пульта командира/оператора надходять команди керування, по яких у пристрої керування формуються сигнали керування, на кожну команду з пульта командира/оператора видається відповідна квитанція. Оптико-електронний модуль 1 (Фіг. 4) приладу містить телевізійну камеру 17, модуль електроживлення 18, перетворювач електричної напруги 19, об'єктив 20 із вбудованою керованою шторкою, захисне скло 21, механізм підйому (на кресленні не показано) кришки 22 із світлофільтром 23, стакан 24, корпус 25, кожух 26, вологопоглинач 27, вилку 28 герметичного рознімання, шасі (внутрішній корпус) 29 з планкою 30, на який закріплено модуль електроживлення 18. Оптико-електронний модуль 1 зібрано на плиті 31. Перетворювач електричної напруги 19 розміщено на корпусі 25. При роботі зображення проектується об'єктивом 20 на поверхню фотоприймальної ПЗС - матриці телевізійної камери 17, де воно (зображення) перетворюється в телевізійний сигнал стандарту PAL, який надходить до вилки 28 герметичного рознімання. Електроживлення оптико-електронного модуля 1 здійснюється від бортової мережі машини-носія напругою 27 В, при цьому живлення телевізійної камери здійснюється від вмонтованого стабілізованого джерела живлення 19, яке забезпечує формування вихідної напруги 12 В при коливаннях напруги мережі в діапазоні від 10 до 36 В. При роботі оптико-електронного модуля 1 діафрагма об'єктива 20 максимально закрита, що забезпечує отримання найбільшої глибини різкості. Крім того, оптичний вхід оптикоелектронного модуля 1 закривається захисною кришкою 22 з установленим світлофільтром 23 типу СЗС. При роботі приладу в умовах сутінок захисна кришка 22 із світлофільтром 23 підіймається, що забезпечує збільшення світлового потоку на вході телекамери 17 та підвищення рівня чутливості. Спектральний діапазон роботи при цьому розширюється в інфрачервону зону до 1,1 мкм. При вимиканні живлення оптико-електронного модуля 1 приймальна поверхня фотоприймальної матриці телевізійної камери 17 перекривається шторкою об'єктива 20, що гарантує зберігання матриці в процесі транспортування. Блок привідних механізмів 2 (Фіг. 5) складається з корпуса 32 з розміщеними всередині його приводами підйому 33 та повороту 34, кришки 35 (Фіг. 2) корпуса 32, обертового контактного пристрою 6, рухому частину 36 якого закріплено на обертовій частині 37 механізму підйому 38. Механізм підйому 38 містить обертову частину 37 із зубчастим колесом 39, закріпленим на валу 40 шпонкою 41, ходовий гвинт 42 з гайкою 43, причому центральний отвір вказаної гайки 43 виконано у вигляді прямокутної нарізки, а бокова поверхня - у вигляді зубчастого колеса. Нерухому частину 44 механізму підйому 38 виконано у вигляді корпусу 45, жорстко з'єднаного з корпусом 32 блока привідних механізмів 2. Вертикальне переміщення ходового гвинта 42 забезпечується шпонкою 46, розміщеною в тілі нерухомої частини 44, встановленої в нижній частині корпусу 32. Зверху блоку привідних механізмів 2 розміщено шток 47, нижній кінець якого спирається на кінцевий вимикач 14, а верхній закріплений, з можливістю вертикального переміщення, у отворі платформи 48 для встановлення оптико-електронного модуля 1. До нижньої поверхні платформи 48 приєднано внутрішнє (найменшого діаметра) кільце телескопічного захисту 49, зовнішнє кільце (найбільшого діаметра) якого зафіксовано в нерухомому фланці 50, який призначено для закріплення панорамного оптико-телевізійного приладу на башті бойової машини-носія. На стакані 51 розміщено пружину 52 для зменшення навантаження зусиль при підніманні-опусканні оптико-електронного модуля 1 та амортизації коливань оптико-електронного модуля 1 при русі машини, проводи джгуту 53 одним кінцем розведено по кільцях обертового контактного пристрою 35, другим кінцем приєднано до розетки 54 герметичного рознімання. Джгут 53 розміщено в порожнині стакана 51. Привід підйому 33 виконано з використанням електродвигуна та знижувальних ремінної, планетарної двоступеневої та гвинтової передач із загальним передаточним відношенням і=106 та закріплено в нижній частині корпусу 32. Привод повороту 34 виконано з використанням електродвигуна та знижувальних ремінної, планетарної триступеневої та циліндричної зубчастих передач із загальним передаточним відношенням і=863 та розміщено над приводом 3 UA 83796 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 підйому 33. Контролер 7 розміщено всередині корпусу 32, а датчик кута 13 - на зворотному (незадіяному) кінці вала планетарної триступеневої передачі приводу повороту 34. Рухомі частини блока привідних механізмів 2 споряджені підшипниками 55 різних типорозмірів, а стики деталей споряджені ущільненнями 56. На корпусі 32 розташовано кришку 57 для доступу до механізмів блоку привідних механізмів 2. На Фіг. 6 показано варіант встановлення приладу на башті 58 машини-носія зовні на кронштейні 59. Робота панорамного оптико-телевізійного приладу здійснюється таким чином. При встановленні панорамного оптико-телевізійного приладу на місце експлуатації (наприклад, на башту бойової машини) оптична вісь приладу виставляється паралельно поздовжньої осі башти з визначеною точністю, що забезпечує надійну роботу приладу в складі системи керування вогнем, гарантуючи знаходження цілі в полі зору приладу. З пульта командира/оператора до приладу надаються команди для встановлення відповідного режиму роботи: - "Включення" проводиться ініціювання приладу, очищення буферу команд для встановлення знеструмленого стану електродвигунів 12 приладу; - "Опитування" - початок обміну інформацією по шині обміну 15, формування сигналу керування електродвигуном 12 приводу підйому 33 оптико-електронного модуля 1, підйом оптико-електронного модуля 1, після закінчення підйому до пульта командира/оператора видається код прийнятої команди (квитанція) та інформація про кутове положення оптикоелектронного модуля 1 та стан кінцевого вимикача 14; - "Огляд" - установлення швидкості обертання оптико-електронного модуля 3 % при пошуку цілі при огляді навколишньої місцевості; - "Перекидання" установлення швидкості обертання оптико-електронного модуля 36 % при необхідності швидкого повороту у визначеному напрямку та при відпрацюванні баштою кута непогодження по сигналу датчика кута 13; - "Вправо", "Вліво" - установлення напрямку обертання за/проти годинниковою стрілкою; - "Стоп" - зупинка обертання; - "Вказівка цілі" - відпрацювання механізмом обертання башти кутового положення датчика кута 13 у найкоротшому напрямку; - "Відключення" - установлення оптико-електронного модуля 1 у нульове положення відносно башти машини, опускання оптико-електронного модуля 1 в похідне (нижнє) положення, відключення приладу. Положення платформи обертання 48 з оптико-електронним модулем 1 контролюється кінцевим вимикачем 14. Кінцевий вимикач 14 також блокує включення електродвигуна 12 (Фіг. 3), якщо оптико-електронний модуль 1 не піднято над блоком приводних механізмів 2. При виконанні команди "Опитування" електродвигун приводу підйому 33 через пасову та планетарну двоступеневу передачі обертає зубчасту пару, центральний отвір веденого колеса 43 якого виконано у вигляді складової гвинтової пари - гайки, а поверхню вала підйому 42 виконано у вигляді ходового гвинта з прямокутною різьбою, підйом платформи здійснюється валом 42 завдяки шпонці 46, яка заважає прокручуванню вала 42. Підйом платформи 48 відбувається до спрацювання кінцевого вимикача 14 - моменту контакту штока 47 з контактом кінцевого вимикача 14. Підіймаючись, платформа 48 з оптико-електронним модулем 1 одночасно підіймає кільця телескопічного захисту 49. Пружина 52 допомагає електродвигуну приводу підйому 33 при підйомі платформ 48 та забезпечує фіксацію платформи в поздовжньому (вертикальному) напрямку, не перешкоджаючи обертанню її в горизонтальній площині. Після закінчення підйому оптико-електронного модуля 1 та спрацювання кінцевого вимикача 14 електродвигун приводу підйому 33 виключається. У залежності від команд "ОглядПерекидання" та "Вправо-Вліво" встановлюється необхідні швидкість та напрямок обертання оптико-електронного модуля 1. Зміна швидкості обертання проводиться напругою, яка подається до електродвигуна 12 приводу повороту 34. При появі в полі зору приладу цілі видається команда "Стоп", після ідентифікації цілі - команда "Вказівка цілі", при цьому починається обертання башти машини, відпрацьовуючи кут розбіжності між поздовжньою віссю башти та оптичною віссю оптико-електронного модуля по найкоротшому напрямку, а привід повороту 34 обертає оптико-електронний модуль 1 у зворотному напрямку з такою ж швидкістю, при цьому ціль не виходить за межі поля зору панорамного оптико-телевізійного приладу. Панорамний оптико-телевізійний прилад встановлюють на/у башті носія - об'єкта бронетехніки, причому поле зору зазначеного приладу може бути спрямоване назад, тобто передбачена можливість використання приладу як "дзеркала заднього виду" з видачею відеоінформації на додатковий монітор механіка-водія, що розширює експлуатаційні можливості зазначеного приладу та полегшує роботу механіка-водія. 4 UA 83796 U 5 Використання корисної моделі, що заявляється, дозволяє підвищити експлуатаційні можливості та надійність приладу, що, у кінцевому рахунку, розширить межі застосування машини-носія панорамного оптико-телевізійного приладу. Джерела інформації: 1. Заявка до Патенту РФ № 2005139218 А, МПК 2006 G02В23/00, 27.06.2007 - аналог. 2. Панорама-1П АЯЧА 201219.003. Технічний опис та керівництво по експлуатації, СКБ "Темп", м. Київ, 2006 г. - прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 Панорамний оптико-телевізійний прилад, що містить оптико-електронний модуль, обертовий контактний пристрій, привідний механізм, причому оптико-електронний модуль складається з герметичного корпусу, в якому встановлені оптичний об'єктив з керованою шторкою, телевізійна камера, захисне скло зі струмопровідним покриттям для підігріву скла, перетворювач електроживлення та модуль живлення телекамери, кришка зі світлофільтром, а привідний механізм включає контролер, пристрій стопоріння, кінцевий вимикач, платформу для встановлення оптико-електронного модуля та редуктор, в кінематичному ланцюзі якого встановлені електродвигун, пасова, планетарна та циліндрична зубчасті передачі, датчик кута повороту, який відрізняється тим, що до кінематичної схеми приладу додатково включено привід підйому оптико-електронного модуля, що містить електродвигун, пасову, планетарну та гвинтову передачі, механізм підйому приладу виконано у вигляді нерухомого корпусу, ходового гвинта з прямокутною різьбою та шпонкою, а з'єднувальний кабель у вигляді джгута виконано з забезпеченням його послабленого стану припідйомі та поворотах оптико-електронного модуля, до складу приладу додатково включено пружину для зменшення навантаження на електродвигун приводу підйому та телескопічну систему захисту підйомного вала, до складу оптико-електронного модуля додатково включено пристрій дистанційного підйому кришки із світлофільтром. 5 UA 83796 U 6 UA 83796 U 7 UA 83796 U 8 UA 83796 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9