Нашоломна система цілевказування

Нашоломна система цілевказування, що містить в собі формувач візирної лінії, світло випромінювачі, які розташовані на шоломі, оптико локаційні блоки, що містять в собі оптичні вимірювальні канали зі скануючими призмами, що обертаються, й датчиками кутів повороту призм, а також обчислювальний пристрій, який відрізняється тим, що оптико-локаційні блоки виконані у вигляді оптико-локаційного моноблока із заданою відстанню між скануючими призмами й можливістю їх синхронного обертання, а датчик кутів повороту призм виконаний як загальний для оптичних вимірювальних каналів Винахід стосується галузі будування нашоломних систем цілевказування, що визначають координати об'єкта, що спостерігається відносно об'єкта спостерігача, зокрема, проектуванню малогабаритних авіаційних систем цілевказування з використанням формувача візирної лінії, розташованого на шоломі (касці) льотчика й може бути застосований в авіації, космонавтиці, тренажеробудуванні та інших галузях техніки Відома велика КІЛЬКІСТЬ нашоломних систем цілевказування, що використовують різноманітні фізичні принципи побудови магнітні, оптичні, акустичні і т п Винахід стосується систем, що використовують принцип оптичної локації До таких нашоломних систем цілевказування належать, наприклад, системи за патентами США №3375375, МКІ HOIJ 3/14, опубл 1968р, Великобританії №1520154, МКИ G01C 21/00, опубл 1978р, Франції №2657154, МКІ F41G 3/02, опубл 1991р , яка описана в "Руководстве по технической эксплуатации аппаратуры нашлемной системы целеуказания Щ-ЗУМ-1" частина 1, що розроблено "КП ЦКБ "Арсенал", які в загальному випадку містять формувач візирної лінії, що розташований на шоломі, світло випромінювачі (датчики інфрачервоного випромінювання), що розташовані на шоломі чи борту об'єкта спостерігача, оптиколокаційні блоки (приймачі інфрачервоного випромінювання), що розташовані ВІДПОВІДНО на борту чи шоломі, а також обчислювальний пристрій Всі ВІДОМІ нашоломні системи цілевказування мають досить складні й громіздкі конструкції, що ускладнює їх регулювання при виготовленні, компановку та регулювання на борту об'єкта спостерігача Найближчою за технічною сутністю до запропонованого рішення є нашоломна система цілевказування, що обрана прототипом і описана в "Руководстве по технической эксплуатации аппаратуры нашлемной системы целеуказания ЩЗУМ-1", частина 1, що розроблено "КП ЦКБ "Арсенал" Ця система цілевказування містить формувач візирної лінії, що розташований на шоломі і являє собою коллімуючий оптичний пристрій з прицільною маркою, три інфрачервоні світло випромінювачі, що фіксують положення візирої лінії й розташовані в лобовій частині шолома, два оптиколокаційних блока, що пеленгують положення світло випромінювачів й розташовані в передній частині борта об'єкта спостерігача з можливістю сканування лобової частини шолома з розташованими на ній світло випромінювачами, а також обчислювальний пристрій, що визначає кутові координати ЦІЛІ за інформацією, що отримується від оптико-локаційних блоків Кожний оптико-локаційний блок містить в собі оптичний вимірювальний канал з багатогранною скануючою призмою, що обертається, та датчиком кутів повороту призми В цій системі встановлювальна відстань між оптико-локаційними блоками на об'єкті є базовою, тому вона має бути точною і стабільною при експлуатації Ця система цілевказування має ті ж недоліки, що й ІНШІ ВІДОМІ системи, а саме вони складні за конструкцією, виготовленням, розміщенням на о о 44009 борту об'єкта спостерігача, а також за регулюванням і контролем взаємного положення оптиколокаційних блоків при експлуатації Перед авторами стояла задача створення системи простішої за конструкцією, виготовленням і розміщенням на борту об'єкта, а також в обслуговуванні при експлуатації Поставлена задача досягається тим, що в нашоломній системі цілевказування, що містить в собі формувач візирної лінії, світло випромінювачі, які розташовані на шоломі, оптико-локаційні блоки, що містять в собі оптичні вимірювальні канали зі скануючими призмами, що обертаються й датчиками кутів повороту призм, а також обчислювальний пристрій, оптико-локаційні блоки виконані у вигляді оптико-локаційного моноблоку із заданою відстанню між скануючими призмами й можливістю їх синхронного обертання, а датчик кутів повороту призм виконаний як загальний для оптичних вимірювальних каналів Відстань між скануючими призмами є вихідним базовим параметром для обчислення кутових координат ЦІЛІ Вона може бути легко забезпечена при виготовленні моноблоку Синхронізація обертання призм забезпечується використанням загального приводу для їх обертання й дозволяє застосувати загальний датчик кутів повороту призм Вже саме розміщення одного моноблока на борту об'єкта є менш трудомістким, ніж двох оптиколокаційних блоків Усе, що перераховано вище, дозволяє створити компактнішу нашоломну систему цілевказування з меншою масою й об'ємом за рахунок зменшення КІЛЬКОСТІ конструктивних елементів, а також зменшити трудомісткість системи при виготовленні, монтажі на об'єкті й обслуговуванні при експлуатації КІЛЬКІСТЬ СВІТЛО випромінювачів, що фіксують положення візирної лінії, та їх положення на шоломі визначає положення оптико-локаційного моноблока на борту об'єкта спостерігача Сутність винаходу ілюструється на кресленні, що виконано для випадку розташування трьох світло випромінювачів на лобовій частиш шолому, Де 1 - формувач візирної лінії, 2 - візирна ЛІНІЯ, 14, 15, 3 - шолом, 4, 5, 6 - світло випромінювачі, 8 - борт об'єкта спостерігача, 9 - обчислювальний пристрій, 10 - корпус оптичного моноблока, 11 - захисне скло, 12, 13 - оптичні вимірювальні канали, 14, 15-скануючі призми, 16, 17 - оптичні коллімуючі пристрої, 18, 19-фотоприймачі, 20 - привід, 21 -електродвигун, 22 - датчик кута повороту призм, Б - базова відстань між призмами, 4*1 - пеленг світло випромінювача 4 призмою ^2 - пеленг світло випромінювача 4 призмою Нашоломна система цілевказування склада ється з формувача 1 візирної лінії 2, що встановлений на шоломі 3, інфрачервоних світловипромінювачів 4, 5, 6, що фіксують положення візирної лінії 2 й встановлені на шоломі так, щоб площина, яка переходить через світло випромінювачі 4, 5, 6 була перпендикулярна до візирної лінії 2, оптиколокаційного моноблока 7, що встановлений на борту 8 об'єкта спостерігача з боку світло випромінювачів 4, 5, 6, а також обчислювального пристрою 9, що встановлений на борту 8 об'єкта спостерігача й електрично пов'язаний з іншими частинами нашоломної системи цілевказування й бортовим обладнанням (на кресленні не вказані) Кожний зі світло випромінювачів 4, 5, 6 з метою відрізнити їх один від одного живиться імпульсною напругою, зсунутою в часі Оптико-локаційний моноблок 7 складається з корпусу 10 з захисним склом 11 Всередині корпусу 10 встановлено два оптичні вимірювальні канали 12, 13, кожен з яких складається з скануючої призми 14 (15), оптичного коллімуючого пристрою 16 (17) та фотоприймача 18 (19) Призма 14 (15) містить в собі шість дзеркальних відбиваючих граней, має вісь обертання й призначена для сканування полів випромінювання світло випромінювачів 4, 5, 6 Призми 14, 15 оптичних вимірювальних каналів 12 (13) обертаються синхронно від одного привода (редуктора) 20 за допомогою електродвигуна 21 Взаємне розташування призм 14, 15 визначається їх початковим встановленням та базовою відстанню Б Оптичний коллімуючий пристрій 16 (17) являє собою колліматор, що формує миттєве щільове поле зору шириною менше від 1°, і сфокусований в площину фотоприймача 18 (19) (див МІ Апенко та ш "Оптические приборы в машиностроении Справочник "Москва, "Машиностроение" 1974р Crop 168-169 ) Всередині корпусу 10 також встановлено датчик 22 кута повороту призм 14, 15, що підключений до загального приводу 20 Датчик 22 кута повороту призм являє собою кутовимірювальний пристрій з будь-яким принципом дії, що вимірює кути повороту з заданою точністю (див А С Елизаренко и др «Проектирование оптикоэлектронных приборов», Москва, «Машиностроение», 1981 г стр 128-138) Обчислювальний пристрій 9 призначений для обчислення кутових координат візирної лінії (або ЦІЛІ у випадку її супроводження візирною ЛІНІЄЮ) І може бути виконаний на базі мікропроцесору Нашоломна система цілевказування працює таким чином Кожен зі світло випромінювачів 4, 5, 6, що розташовані на шоломі 3, створює пульсуюче інфрачервоне світлове поле Ці ПОЛЯ скануються вузьким полем зору оптичних вимірювальних каналів 12, 13 оптико-локаційного моноблоку 7 за допомогою скануючих призм 14, 15 Одночасно за допомогою датчика 22 неперервно вимірюються поточні значення кутів повороту призм 14, 15 відносно початкового положення їх граней За початкове положення відбиваючих граней приймається, наприклад, положення їх перпендикулярності до осі оптичних колімуючих пристроїв 16, 17 Розглянемо зображену на кресленні роботу 44009 одного оптичного вимірювального каналу 12 для визначення пеленгу Ч^ світло випромінювача 4 При попаданні в поле зору вимірювального каналу 12 світло випромінювача 4 на фотоприймачі 18 збуджується електричний сигнал, що визначає момент пеленгації цього світло випромінювача й відповідне значення кута повороту призми 14 В момент пеленгації такий сигнал на фотоприймачі 18 формується від кожної грані й за один оберт призми повторюється шість разів Оскільки сканування світло випромінювача 4 відбувається щільовим миттєвим полем зору вимірювального каналу 12, відбитим від дзеркальних граней призми 14, то значення пеленгу світло випромінювача 4 дорівнюватиме подвоєному значенню кута повороту призми 14 від початкового положення граней призми до моменту появи на фотоприймачі 18 сигналу пеленгації цього світло випромінювача Порядок роботи, який описано, вірний для кожного світло випромінювача й для визначення пеленгу ^2 світло випромінювача 4 оптичним вимірювальним каналом 13, при цьому значення кута повороту призми 15, надходить від загального датчику 22, оскільки призми 14, 15 обертаються синхронно Положення призм 14, 15 і миттєвих полів зору оптичних вимірювальних каналів 12, 13 в момент пеленгації світло випромінювача 4 вимірювальним каналом 13 зображені на малюнку рисковими ЛІНІЯМИ Інформація про пеленги Ч^ і Ч^ світло випромінювачів 4, 5, 6 оптичними вимірювальними ка налами 12, 13 неперервно надходить до обчислювального пристрою 9, де, з врахуванням базової відстані Б між скануючими призмами14, 15 і постійними відстанями між світло випромінювачами 4, 5, 6 визначаються (обчислюються) поточні значення кутових координат візирної лінії При стеженні за ціллю спостерігач поворотом голови з шоломом суміщує візирну ЛІНІЮ 2 з ціллю, при цьому нашоломна система цілевказування неперервно визначає (обчислює) кутові координати візирної лінії 2, а, отже, й ЦІЛІ ВІДНОСНО об'єкту спотерігача Як світло випромінювачі 4, 5, 6 можуть бути використані пристрої, що виконані на базі світло діоду типу ЗЛІ 23А (див "Каталог полупроводниковых приборов" ч 1, crop 144 Москва Центральне конструкторське бюро, редакція 1990р) Як формувач 1 візирної лінії 2 й оптичних вимірювальних каналів 12, 13 можуть бути використані, наприклад, пристрої на базі описаних в книзі Лазарева Л П "Инфракрасные и световые приборы самонаведения и наведения летательных аппаратов" стор 247-253, 401-410, Москва, "Машиностроение" 1989 р, а також описаних у "Руководстве по технической эксплуатации аппаратуры нашлемной системы целеуказания ЩЗУМ-1" частина 1, що розроблене КП ЦКБ "Арсенал" Як обчислювальний пристрій 9 може бути використаний електронний блок, виконаний на базі мікропроцесору типу MG 80CI86-XL-20 (Див Каталог фірми "mtel") ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90