Спосіб виміру вигину ствола вогнепальної зброї і пристрій для його здійснення

1. Спосіб виміру вигин у артилерійського ствола, який полягає в тому, що вигин ствола визначається по положенню направленого випромінювання точкового джерела, відбитого від дзеркала, установленого на дульному зрізі ствола, який від 3 79770 Відомий спосіб автоматичного обліку вигин у ствола за величиною лінійного переміщення дулового зрізу [патент Росії №2224980]. В основу методу покладене формування світлового пучка, спрямованого уздовж ствола, відображення пучка від відбивача, розміщеного на дуловому зрізі ствола, фокусування пучка на фотоприймачі. По зміщенню центра пучка щодо нульового положення і відстанню між відбивачем і фотоприймачем визначають значення вигину ствола. Обидва приведених способи мають загальні істотні недоліки. Цими способами виміряється не вигин ствола, а кут між умовною поздовжньою віссю недеформованого ствола і хордою, що з'єднує точки виходу осі вигнутого ствола на початку і кінці ствола. Вигином ствола варто вважати кут між дотичними до осі вигнутого ствола на початку і кінці ствола, тому що снаряд залишає ствол по дотичній до осі ствола в точці вильоту. Відомий спосіб обліку вигину ствола [патент Великобританії №2328498], прийнятий за прототип. Суть способу полягає в наступному. На дуловому зрізі ствола встановлюється дзеркало, а на протилежному кінці ствола встановлюється лазерний випромінювач і позиційно чуттєвий приймач лазерного випромінювання. Взаємне положення випромінювача, дзеркала і приймача випромінювання таке, що при відсутності вигину лазерний промінь проходить через нульовий відлік приймача. Вигин ствола приводить до кутового переміщення дзеркала і, відповідно, до лінійного переміщення лазерного променя на приймачі випромінювання, при цьому, приймач випромінювання видає напруги, пропорційні переміщенню по двох координатах X, У. Недоліки цього способу наступні: - при пострілу ствол зазнає температурної деформації, а разом з ним - конструкція лазерного випромінювача і місце його закріплення. Ця деформація приводить до кутового переміщення напрямку лазерного променя, що сприймається системою як вигин ствола, тобто спотворюється результат вимірів; - розмір чутливої площадки приймача випромінювання залежить від довжини ствола гармати. Так, наприклад, при довжині ствола 5м, діапазоні вигину ± 5т.д. (5 Мілі радіан чи 18 кутових хвилин) діаметр чутливої площадки повинен складати 100мм. Створення позиційно-чутливого приймача такого розміру представляє складну те хнічну задачу; - лазерний випромінювач має вузьку діаграму спрямованості, тому випромінювання, відбите від дзеркала, засвічує пляму малої площини. При кутовому переміщенні лазерного випромінювача, яке може бути викликане різними деформаціями в місці установлення випромінювача, ця пляма переміщується по фотоприймачу і це приймається як вигин ствола. Задачею пропонованого способу виміру вигину ствола є підвищення точності виміру шляхом удосконалення процесу виміру, який вилучає залежність результату виміру від діаграми направленості джерела випромінювання. 4 Суть пропонованого способу полягає в наступному. На дуловому зрізі ствола встановлюється дзеркало, а на протилежному кінці ствола - точкове джерело модульованого випромінювання із широкою діаграмою спрямованості. Відбите від дзеркала зображення точкового джерела піддається круговому розгорненню за допомогою рівномірно обертового оптичного клина і фокусується за допомогою об'єктива на чотириплощадковий фотоприймач з ортогональним розташуванням чутливих площадок. Шуканий кут вигину ствола визначається по співвідношенню тривалостей засвіток площадок фотоприймача, виходячи з відомих конструктивних параметрів: фокусної відстані об'єктива, кута переломлення оптичного клина, швидкості розгорнення. В пропонованому способі джерело випромінювання має широку діаграму спрямованості, засвічує всю площин у дзеркала, причому на дзеркало попадає тільки частина потоку випромінювання, що визначається площиною дзеркала. Далі випромінювання направляється на об'єктив, при цьому із повного променевого потоку вирізується частина, що визначається площиною вхідній зіниці об'єктиву. При кутовому переміщенні джерела випромінювання на вхідну зіницю і об'єктиву попадає друга частина променевого потоку того же напрямку, при цьому змінюється тільки потужність випромінювання відповідно до діаграми спрямованості джерела випромінювання, що попадає на фотоприймач, не змінює координати сфокусованого на фотоприймачі потоку випромінювання. Це одна із суттєви х ознак пропонованого способу. Другою суттєвою ознакою пропонованого способу є наявність оптичного обертового клина на шляху відбитого від дзеркала променевого потоку. Обертовий оптичний клин здійснює кругове розгортання сфокусованої на фотоприймачі плями. Це дає можливість використовувати простий, надійний, а головне найбільш точний принцип виміру фізичних величин - по співвідношенню тривалостей процесів, в даному випадку, співвідношенню тривалостей засвіток площадок фотоприймача. Основною похибкою виміру координат при цьому похибка виміру відповідних тривалостей, а в прототипі основною похибкою є інструментальна похибка позиційно чутливого фотоприймача. Пристрій для реалізації пропонованого способу складається з наступних частин, зображених на Фіг.1: 1 - випромінювач; 2 - дзеркало; 3 - об'єктив; 4 - оптичний клин; 5 - приймач випромінювання. Зображення випромінювача 1, відбите від дзеркала 2, направляється через об'єктив З і обертовий оптичний клин 4 на приймач випромінювання 5. Зображення випромінювача описує на приймачі випромінювання коло, положення якого щодо центра приймача випромінювання визначається кутовим положенням дзеркала і відстанню від головної площини об'єктива за формулою: Д=F×tgА, де 5 79770 А - кут повороту площини дзеркала при вигині ствола; Д - відстань між центром приймача випромінювання і центром кола, описуваного зображенням випромінювача на приймачі випромінювання; F - відстань від головної площини об'єктива до приймача випромінювання. Звідси кут повороту дзеркала визначається за формулою: А=arctg(Д/F). Тобто, для визначення вигину ствола необхідно визначити значення лінійного переміщення зображення джерела випромінювання на приймачі випромінювання. Спосіб обліку вигину ствола пояснюється зображенням, Фіг.2, де О - центр приймача випромінювання; X, У - осі координат, лінії поділу площадок приймача випромінювання; О1 - центр кола АВ1ВСС1ДД1 А1 , описуваного зображенням випромінювача; ОО1 - вектор переміщення зображення випромінювача; A1C 1, D1B 1 - прямі, що паралельні осям координат, які проходять через центр О1. За побудуванням кут ОАО 1 (кут a) рівний куту АО 1 А1 і його значення може бути визначено за формулою: a=W×tA1 A, де W - кутова швидкість розгортання зображення випромінювача, Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 6 W= 2p ; T tA1 A - час проходження розгортання по дузі А А; Τ - період розгортання. 1 (t3 + t4 ) - T 2 = 2 t 3 + 2t 4 - t 3 - t 4 - t 1 - t 2 = t 3 + t 4 - t1 - t 2 , 2 4 4 p(t + t 4 - t 1 - t 2 ) a= 3 , де 2T tA1A = t1, t 2, t 3, t 3, t4 - тривалості проходження зображення випромінювача по відповідним площадкам (S1, S2, S3, S 4). Абсциса X1 вектора OO1 визначається за формулою: æ p(t + t 4 - t1 - t 2 ) ö X1 = R × sin a = R × sinç 3 ç ÷ ÷, де 2T è ø R - радіус кола АВ1ВСС1ДД 1 А1. Відповідно ордината Y1 вектора OO1 визначається за формулою: æ p(t + t - t 2 - t 3 ) ö Y1 = R × sin b = R × sin ç 1 4 ÷. ç ÷ 2T è ø Приведені формули показують, що вимір значення вигину зводиться до виміру часових інтервалів t1, t 2, t 3, t4 і визначення радіуса кола, описуваного зображенням випромінювача, який може бути вимірюваний безпосередньо на приймачі випромінювання. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601