RU16789U1 - SELF-OPERATION OPTICAL HEAD COORDINATOR - Google Patents

Description

КООРДИНАТОР ОПТИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ САМОНАВЕДЕНИЯSELF-OPERATION OPTICAL HEAD COORDINATOR

Полезная модель относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использована для обнаружения излучения целей (самолетов, вертолетов, крылатых ракет и т. п. ) на фоне естественного излучения (облаков, солнца, луны), излучения ложных тепловых целей и обеспечения слежения и автосопровождения выбранного объекта в составе головок самонаведения (ГСН).The utility model relates to the field of optoelectronic instrumentation and can be used to detect radiation from targets (aircraft, helicopters, cruise missiles, etc.) against the background of natural radiation (clouds, sun, moon), radiation from false thermal targets and tracking auto tracking of the selected object as part of homing heads (GOS).

Известен ряд головок самонаведения, использующих для формирования сигнала управления положением своей оптической оси информацию о величине рассогласования между этой осью и направлением на объект слежения, называемым обычно линией визирования. В таких приборах в целях защиты от фонов и обеспечения высокой чувствительности формируют малые поля зрения, называемые обычно мгновенными полями зрения (МПЗ). Необходимая стабилизация МПЗ от воздействия механических возмущений на ГСН обеспечивается размещением оптической системы на кардановом подвесе гироскопа. Использование малых полей зрения наряду с указанными выше преимуществамиA number of homing heads are known that use information on the magnitude of the mismatch between this axis and the direction to the tracking object, usually called the line of sight, to generate a control signal for the position of its optical axis. In such devices, in order to protect against backgrounds and ensure high sensitivity, small fields of view are formed, usually called instantaneous fields of view (MPZ). The necessary stabilization of the MPZ from the influence of mechanical disturbances on the GOS is provided by placing the optical system on the cardan suspension of the gyroscope. Use of small fields of vision along with the above advantages

имеет однако существенный недостаток, выражающийся в необходимости организации поиска источников излучения в заданном поле обзора - поле зрения.however, it has a significant drawback, expressed in the need to organize a search for radiation sources in a given field of view - the field of view.

В известной оптической ГСН 1 просмотр поля зрения по розеточной траектории осуществляется вращением двух децентрированныхIn the known optical GOS 1, viewing of the field of view along the rosette path is carried out by rotation of two decentralized

- 2. -- 2. -

tOQWrff/ftOQWrff / f

относительно геометрической оси гироскопа оптических элементов, а именно: объектива и призмы. Объектив вращается вместе с ротором, а призма получает вращение от независимого двигателя с угловой скоростью, значительно меньшей, чем у объектива. Использование двух независимых вращательных систем с применением специального двигателя с тахометром и дополнительного оптического элемента (призмы) усложняет конструкцию и снижает ее надежность.relative to the geometric axis of the gyroscope of the optical elements, namely: the lens and prism. The lens rotates with the rotor, and the prism receives rotation from an independent motor with an angular velocity much lower than that of the lens. The use of two independent rotational systems using a special engine with a tachometer and an additional optical element (prism) complicates the design and reduces its reliability.

В известном координаторе 2 обзор поля зрения мгновенным полем зрения по розеточной траектории осуществляется за счет вращения объектива вокруг оси гироскопа и дополнительного качания контрзеркала перпендикулярно этой оси. При вращении объектива с частотой N и качании зеркала с частотой 4N мгновенное поле зрения описывает в поле обзора восьмилепестковую розетку. Вращение объектива осуществляется за счет вращения ротора гироскопа, а для качания зеркала предусмотрена электромагнитная система, состоящая из двух постоянных магнитов, закрепленных на оправе зеркала, и катушки, закрепленной на корпусе объектива. Предложенная система качания контрзеркала содержит простые по конструкции и технологичные элементы, обеспечивающие надежную работу узла. Кроме того, такая конструкция открывает большие возможности в получении нужной степени вероятности захвата объекта, так как путем изменения частоты генератора, питающего катушку, можно перестраивать параметры розеточной траектории. Однако для реализации такой системы необходимо через вращающееся контактное устройство (ВКУ) подать на катушку, закрепленную на оправе объектива, питание нужной частоты от внешнего источника.In the known coordinator 2, the field of view is reviewed by an instantaneous field of view along the rosette path due to the rotation of the lens around the axis of the gyroscope and the additional swing of the counter-mirror perpendicular to this axis. When the lens is rotated with a frequency of N and the mirror is swung with a frequency of 4N, the instantaneous field of view describes an eight-petal outlet in the field of view. The rotation of the lens is carried out due to the rotation of the gyroscope rotor, and an electromagnetic system is provided for rocking the mirror, consisting of two permanent magnets mounted on the mirror frame and a coil mounted on the lens body. The proposed counter-mirror swing system contains structurally simple and technological elements that ensure reliable operation of the assembly. In addition, this design opens up great opportunities in obtaining the desired degree of probability of capture of the object, since by changing the frequency of the generator supplying the coil, it is possible to reconstruct the parameters of the outlet trajectory. However, to implement such a system, it is necessary to supply power to the desired frequency from an external source through a rotating contact device (VKU) to a coil mounted on the lens barrel.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является оптико-электронный следящий координаторThe closest in technical essence to the proposed utility model is an optoelectronic tracking coordinator

- з , выбранный в качестве прототипа.- h, selected as a prototype.

В известном координаторе 3 предлагается конструкция, не требующая для реализации обзора поля зрения установки на объективе дополнительного двигателя или электромагнитной системы. Обзор ПЗ мгновенным полем зрения по розеточной траектории также, как и в предыдущей работе, осуществляется за счет качания контрзеркала при вращении объектива. Однако это качание осуществляется за счет механического привода от кулачкового механизма, состоящего из щупа, ось качания которого связана с корпусом объектива и вращается вместе с ним, и кулачка, закрепленного на невращающемся внутреннем кольце кардана гироскопа. При вращении объектива, например, с частотой 100 Гц вокруг неподвижного кулачка с четырьмя выступами щуп за каждый оборот объектива получает четыре колебания, которые при помощи тяги передаются на контрзеркало. Таким образом, при вращении объектива с частотой 100 Гц контрзеркало колеблется с частотой 400 Гц. Таким образом, поиск объектов слежения осуществляется в координаторе 3 посредством кинематической связи между контрзеркалом и кардановым подвесом, что позволило отказаться от дополнительного двигателя.The well-known coordinator 3 proposes a design that does not require an additional motor or electromagnetic system to implement an overview of the field of view of the installation on the lens. Survey of the PZ by the instantaneous field of view along the rosette trajectory, as in the previous work, is carried out by swinging the counter-mirror while the lens rotates. However, this swing is carried out by a mechanical drive from the cam mechanism, consisting of a probe whose swing axis is connected to the lens body and rotates with it, and a cam mounted on the non-rotating inner ring of the gyro cardan. When the lens rotates, for example, with a frequency of 100 Hz around a fixed cam with four protrusions, the probe receives four vibrations for each rotation of the lens, which are transmitted to the rear-mirror using traction. Thus, when the lens rotates at a frequency of 100 Hz, the counter-mirror oscillates at a frequency of 400 Hz. Thus, the search for tracking objects is carried out in the coordinator 3 by means of a kinematic connection between the counter-mirror and the universal joint suspension, which made it possible to abandon the additional engine.

Недостатком принятого за прототип координатора 3 является сложность конструкции кинематического звена, обеспечивающего качание контрзеркала, а также недостаточная точность передачи кулачок - контрзеркало, обусловленная наличием люфтов между элементами передачи. Кроме того, нетехнологичным является отверстие в контрзеркале, через которое проходит тяга, передающая колебания от щупа на контрзеркало.The disadvantage of coordinator 3 taken as a prototype is the complexity of the kinematic link design, which ensures counter-mirror rocking, as well as insufficient cam-counter-mirror transmission accuracy due to the presence of backlash between transmission elements. In addition, a hole in the counter-mirror is through non-technological, through which a rod passes, transmitting vibrations from the probe to the counter-mirror.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции кинематического звена при одновременном уменьшении ошибок передачи ку,The objective of the utility model is to simplify the design of the kinematic link while reducing transmission errors ku,

лачок - контрзеркло, упрощение технологии изготовления ее элементов и повышение надежности работы координатора.a latch - a counter-mirror, simplifying the technology of manufacturing its elements and increasing the reliability of the coordinator.

Для достижения этого технического результата предлагается координатор оптической головки самонаведения, содержащий установлений в кардановом подвесе ротор с фотооптической системой, в состав которой входит контрзеркало, качание которого относительно оптической оси координатора осуществляется с помощью кулачкового механизма. Кулачковый механизм содержит кулачок, закрепленный на внутреннем кольце карданова подвеса, щуп, контактирующий с кулачком, тягу, один конец которой связан со щупом, а другой шарнирно соединен с оправой контрзеркала и пружину. Особенностью предлагаемого координатора, отличающей его от известного 3, является то, что кулачок выполнен с торцовой рабочей поверхностью. Щуп установлен на плоской пружине, имеющей форму скобы и закрепленной на корпусе фотооптической системы. Кроме того щуп при помощи направляющих типа ласточкина хвоста соединен с кронштейном, в котором жестко закреплен первый изогнутый конец тяги. Второй конец тяги соединен с оправой контрзеркала за пределами контрзеркала.To achieve this technical result, a coordinator of the optical homing head is proposed, comprising a rotor with a photo-optical system in a gimbal suspension, which includes a counter-mirror, the swing of which relative to the optical axis of the coordinator is carried out using a cam mechanism. The cam mechanism comprises a cam mounted on the inner ring of the cardan suspension, a probe in contact with the cam, a rod, one end of which is connected to the probe, and the other is pivotally connected to the counter-mirror frame and a spring. A feature of the proposed coordinator, distinguishing it from the known 3, is that the cam is made with an end working surface. The probe is mounted on a flat spring having the shape of a bracket and mounted on the body of the photo-optical system. In addition, the probe with the help of guides such as dovetail is connected to a bracket in which the first curved end of the rod is rigidly fixed. The second end of the rod is connected to the frame of the counter-mirror outside the counter-mirror.

Выполнение задач, поставленных при создании предлагаемой полезной модели, стало возможным благодаря следующему.The tasks set during the creation of the proposed utility model, was made possible thanks to the following.

В координаторе оптической ГСН встроен кулачковый механизм новой конструкции, в которой взамен радиального кулачка, имеющегося в прототипе, предложен торцовый кулачок. Контактирующий с торцевой поверхностью кулачка щуп при помощи тяги передает осевое перемещение непосредственно на контрзеркало. В прототипе радиальный поворот щупа необходимо было преобразовывать в осевое перемещение тяги. Обеспечивающие это преобразования элементы имели люфты, порождающие ошибки в передаче кулачок - контрзеркало. Силовое замыкание кулачкового механизма обеспечено в новой конструкции, как и в прототипе при помощи пружины. Новая форма пружины и ее закрепление на корпусе фотооптической системы обеспечивают прижим щупа как к торцевой (рабочей) поверхности кулачка, так и к цилиндрической (направляющей) поверхности. Кроме того, за счет упругой деформации пружины обеспечивается осевое поступательное перемещение щупа вместе с соединенными с ним кронштейном и тягой. Таким образом, предложенная конструкция кулачкового механизма обеспечивает безлюфтовую связь между элементами передачи кулачок - контрзеркало с повышанной по сравнению с прототипом точностью. Тяга выполнена в предлагаемой полезной модели также по-новому. Ее второй конец соединен с оправой контрзеркала за пределами контрзеркала, для этого тяга имеет изгиб. Такое выполнение тяги позволило избавиться от крайне нетехнологичного отверстия, имеющегося в контрзеркале прототипа. Следует также отметить, что соединение щупа с кронштейном при помощи ласточкина хвоста дает возможность более простым путем, чем в прототипе снимать или устанавливать на место объектив.In the coordinator of the optical seeker, a new design cam mechanism is integrated, in which an end cam is proposed instead of the radial cam available in the prototype. The probe in contact with the end surface of the cam uses traction to transmit axial movement directly to the counter-mirror. In the prototype, the radial rotation of the probe had to be converted into axial movement of the rod. The elements providing this conversion had backlash, generating errors in the transmission of the cam - counter-mirror. The power closure of the cam mechanism is provided in the new design, as in the prototype using a spring. The new shape of the spring and its fastening on the body of the photo-optical system provide the probe clamp both to the end (working) surface of the cam and to the cylindrical (guide) surface. In addition, due to the elastic deformation of the spring, the axial translational movement of the probe is provided along with the bracket and rod connected to it. Thus, the proposed design of the cam mechanism provides a backlash-free connection between the transmission elements of the cam - counter-mirror with increased accuracy compared to the prototype. The thrust is made in the proposed utility model also in a new way. Its second end is connected to the frame of the counter-mirror outside the counter-mirror, for this the rod has a bend. This performance of the traction made it possible to get rid of the extremely low-tech hole available in the counter-mirror of the prototype. It should also be noted that the connection of the probe with the bracket using a dovetail makes it possible to remove or replace the lens in a simpler way than in the prototype.

Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи .Thus, the combination of the above features allows us to solve the tasks.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами.The proposed utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлен общий вид одного из конкретных примеров реализации предлагаемого координатора (осевой разрез).In FIG. 1 shows a general view of one of the specific examples of the implementation of the proposed coordinator (axial section).

На фиг. 2 - поперечный разрез по оправе контрзеркала (разрез А-А на фиг. 1)In FIG. 2 is a transverse section along the frame of the counter-mirror (section AA in Fig. 1)

- 6 звена кулачок- контрзеркало ( вид Е на фиг. 1, увеличено).- 6 links of the cam-counter-mirror (view E in Fig. 1, enlarged).

На фиг. 4 - шарнирное крепление тяги к оправе контрзеркала вид Д на фиг. 1, увеличено).In FIG. 4 - hinged mounting of the thrust to the counter-mirror frame, view D in FIG. 1, increased).

На фиг. 5 - вид сверху на кулачковый механизм ( вид В на фиг. 1, увеличено).In FIG. 5 is a top view of the cam mechanism (view B in FIG. 1, enlarged).

На фиг. 6- поперечный разрез через кронштейн, тягу и корпус фотооптической системы координатора (разрез Г-Г на фиг. 1,увеличено).In FIG. 6- transverse section through the bracket, rod and housing of the photo-optical system of the coordinator (section GG in Fig. 1, enlarged).

Координатор оптической ГСП представляет собой гироскопическое устройство, на кардановом подвесе 1 которого, на скоростных подшипниках 2 установлен ротор-магнит 3, на корпусе 4 которого размещена фотооптическая система, содержащая главное сферическое зеркало 5, нанесенное на лицевой поверхности ротора-магнита 3,корректирующую линзу 6, установленную на корпусе 4 объектива и несущую на своем наружном диаметре бленду 7 с демпфером 8. С блендой 7 жестко связана втулка 9 в которой установлены две оси 10, на которых осуществляется качание оправы 11 контрзеркала 12. В корпусе 4 объектива крепится охлаждаемый фотоприемник 13, работающий в среднем инфракрасном диапазоне и содержащий спектроделительный фильтр 14. Спектроделительный фильтр 14 пропускает лучи среднего ИК-диапазона и отражает лучи ближнего ИК или ультрафиолетового диапазонов, которые направляются на неохлаждаемое фотоприемное устройство 15, связанное с блендой 7 при помощи юстировочных втулки 16 и прокладки 17. На невращающемся внутреннем кольце 18 кардана 1 закреплен торцевой кулачок 19. Щуп 20 опирается на цилиндрическую поверхность кулачка 19, при этом он контактирует с торцевой поверхностью кулачка 19, имеющей четыре выступа. Щуп 20 направляющими типа ласточкин хвост связан с кронштеином 21, в котором закреплена тяга 22. Тяга 22 своим левым концом шарнирно соединена с оправой 11 контрзеркала 12, а правым через кронштейн 21 и щуп 20 подвешена на пружине 23, обеспечивающей прижим щупа 20 к цилиндрической и торцевой поверхностям кулачка 19.The coordinator of the optical SHG is a gyroscopic device, on the cardan suspension 1 of which, on the high-speed bearings 2, a rotor magnet 3 is installed, on the housing 4 of which there is a photo-optical system containing a main spherical mirror 5, deposited on the front surface of the rotor magnet 3, a correction lens 6 mounted on the lens housing 4 and bearing a hood 7 with a damper 8 on its outer diameter. A sleeve 9 is rigidly connected to the hood 7 in which two axles 10 are mounted on which the frame 11 is swinging TRZ mirrors 12. In the lens housing 4, a cooled photodetector 13 is mounted that operates in the mid-infrared range and contains a spectro-splitting filter 14. The spectro-splitting filter 14 transmits mid-IR rays and reflects the near-infrared or ultraviolet rays that are sent to the uncooled photodetector 15 connected with a hood 7 using the adjusting sleeve 16 and gaskets 17. An end cam 19 is fixed to the non-rotating inner ring 18 of the cardan 1. The probe 20 is supported on a cylindrical surface cam 19, while it is in contact with the end surface of the cam 19 having four protrusions. The probe 20 with dovetail guides is connected to the bracket 21, in which the rod 22 is fixed. The rod 22 is pivotally connected to the frame 11 of the counter-mirror 12 with its left end, and the right one through the bracket 21 and the probe 20 is suspended on a spring 23, which provides the probe 20 is pressed against the cylindrical end surfaces of the cam 19.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Излучение, отраженное от главного зеркала 5 оптической системы координатора ГСН, проходит через корректирующую линзу 6 и поступает на контрзеркало 12. Отраженное от контрзеркала 12 излучение поступает на спектроделительный фильтр 14. Излучение ,отраженное от спектроделительного фильтра 14, фокусируется на фоточувствительной площадке неохлаждаемого фотоприемного устройства 15, расположенного в центральном отверстии контрзеркала 12. Прошедшее через спектроделительный фильтр 14 средневолновое ИК-излучение фокусируется на фоточувствительной площадке охлаждаемого фотоприемника 13, расположенного в центральном отверстии корректирующей линзы 6. При вращении ротора 3 щуп 20, скользящий по торцевой поверхности кулачка 19, имеющей четыре выступа, получает четыре полных осевых перемещения на каждый оборот ротора 3. За счет упругой деформации пружины 23, имеющей форму скобы, подвешанный на ней щуп 20 и соединенный с ним Кронштейн 21 передают осевое перемещение на тягу 22, шарнирное соединение которой с оправой 11 контрзеркала 12 обеспечивает колебание контрзеркала 12. Таким образом МПЗ осматривает все поле обзора по траектории восьмилепестковой розетки.The radiation reflected from the main mirror 5 of the optical system of the GSN coordinator passes through the correction lens 6 and is transmitted to the counter-mirror 12. The radiation reflected from the counter-mirror 12 is transmitted to the spectro-splitting filter 14. The radiation reflected from the spectro-splitting filter 14 is focused on the photosensitive area of the uncooled photodetector 15 located in the central hole of the counter-mirror 12. The medium-wave infrared radiation transmitted through the spectrodividing filter 14 focuses on the photosensitive the site of the cooled photodetector 13 located in the Central hole of the correction lens 6. When the rotor 3 is rotated, the stylus 20, sliding along the end surface of the cam 19, having four protrusions, receives four complete axial displacements for each revolution of the rotor 3. Due to the elastic deformation of the spring 23, having the shape of the bracket, the probe 20 suspended on it and the bracket 21 connected to it transmit axial movement to the rod 22, the swivel of which with the frame 11 of the counter-mirror 12 provides the oscillation of the counter-mirror 12. Thus, the MPZ inspection study any field of view along a path eight-petal rosettes.

Заявляемая конструкция координатора с кинематическим звеном для дополнительной прокачки контрзеркала, в котором использован торцовой кулачок и изогнутая тяга , один из концов которой подвешен на плоской пружине, обеспечивающей силовое замыкание кулачкового механизма, а также возвратно-поступательное перемещение тяги, позволили упростить конструкцию, сделали ее более технологичной, надежной и удобной при сборке и эксплуатации.The inventive design of the coordinator with a kinematic link for additional pumping of the counter-mirror, in which an end cam and a curved rod are used, one of the ends of which is suspended on a flat spring, providing power closure of the cam mechanism, as well as reciprocating movement of the rod, made it possible to simplify the design, made it more technological, reliable and convenient to assemble and operate.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ:USED SOURCES:

1.Патент США 4009393, кл. G01J 1/00, F41G 7/00,оп. 21. 06. 77.1.US Patent 4,009,393, cl. G01J 1/00, F41G 7/00, op. 21. 06. 77.

2.Свид-во на полезную модель РФ 12730, кл. F41G7/00, G01S 3/78, оп. 27. 01. 2000.2. Certificate for utility model of the Russian Federation 12730, class. F41G7 / 00, G01S 3/78, op. 27.01.01.

3.Патент РФ 2101724, кл. G01S 5/00, оп. 10. 01. 98- прототип.3. RF patent 2101724, cl. G01S 5/00, op. 10. 01. 98- prototype.

Claims (1)

Координатор оптической головки самонаведения, содержащий установленный в кардановом подвесе ротор с фотооптической системой, в состав которой входит контрзеркало, качание которого относительно оптической оси координатора осуществляется с помощью кулачкового механизма, содержащего кулачок, закрепленный на внутреннем кольце карданова подвеса, щуп, контактирующий с кулачком, тягу, один конец которой связан со щупом, а другой шарнирно соединен с оправой контрзеркала, и пружину, отличающийся тем, что кулачок выполнен с торцевой рабочей поверхностью, щуп установлен на плоской пружине, имеющей форму скобы и закрепленной на корпусе фотооптической системы, и, кроме того, при помощи направляющих типа ласточкина хвоста соединен с кронштейном, в котором жестко закреплен первый конец изогнутой тяги, второй конец которой соединен с оправой контрзеркала за его пределами.

A homing optical coordinator comprising a rotor mounted in a gimbal suspension with a photo-optical system, which includes a counter-mirror, the swing of which relative to the optical axis of the coordinator is carried out using a cam mechanism containing a cam mounted on the inner ring of the gimbal, a probe in contact with the cam, traction , one end of which is connected with the probe, and the other is pivotally connected to the frame of the counter-mirror, and a spring, characterized in that the cam is made with an end working on the surface, the probe is mounted on a flat spring having the shape of a bracket and fixed on the body of the photo-optical system, and, in addition, by means of guides such as a dovetail, is connected to a bracket in which the first end of the curved rod is rigidly fixed, the second end of which is connected to the counter-mirror frame behind its limits.