Файл: Козелкин В.В. Основы инфракрасной техники учебник.pdf

Указанное требование выполняют следящие головки самона­ ведения.

2. Следящие тепловые головки *

Тепловые следящие головки представляют собой наиболее со­ вершенный тип теплопеленгационных приборов. Они отличаются большой динамичностью, малой инерционностью и высокой точ­ ностью выдачи угловых координат и их производных. В этих приборах оптическая ось делается подвижной, а сама оптиче­ ская система может перемещаться в двух плоскостях и сопро­ вождать объект при его движении. Возможность слежения за

Рис. 9.22. Принципиальная схема следящей головки:

/—/ —оптическая система; 2—«модулирующий диск; 3— приемник; 4— привод: 5—разделитель координат; б—усилитель

объектом отличает следящую головку от обзорных теплопеленгаторов. Принципиальная схема следящей головки приведена на рис. 9.22.

Оптическая система 1 с модулирующим диском 2 и приемни­ ком 3 помещается в специальный карданов подвес. Сигнал от теплоизлучающего объекта после усиления его усилителем бчерез разделитель координат 5 поступает на вход привода 4. При­ вод через тягу карданова подвеса стремится развернуть опти­ ческую систему с приемником так, чтобы сигнал с приемника исчез, что будет соответствовать направлению оптической осина объект. Движение объекта (цели) вызывает непрерывный уход ее изображения от оптической оси, вследствие чего возникает новый угол рассогласования Дф. При стремлении «догнать» изо­ бражение цели за время At привод должен разворачивать опти­

ческую систему с угловой скоростью о)= Дф/А^= ф, т. е. с угловой скоростью линии «визирования».

* В этом разделе объясняется принцип устройства и действия следящих головок, одинаково применяемых как для управления снарядами, так и лю­ быми другими объектами, для управления которых необходимы сигналы, про­ порциональные углу рассогласования и его производной. Поэтому в дальней­ шем будем везде употреблять просто название следящая головка.

262

В качестве привода могут быть использованы электродвига­ тели, а в качестве датчиков угловых скоростей — тахогенерато-

применяют из-за их инерционности. Кроме того, головки с мо-

ность управления (привода) у них Р—ротор: //—кинетический момент;

свойстве трехстепенного гироскопа. При воздействии на гироскоп (рис. 9.23) внешнего возмущающего момента М, не совпадаю­ щего по направлению с осью вращения ротора Р, возникает ги­ роскопический момент, стремящийся совместить по кратчайшему расстоянию вектор Н кинетического момента гироскопа с векто­ ром М внешнего момента. Если угловая скорость вращения ро­

где р — угол между векторами М и й; соПр выражается в 1/с.

Прецессионное движение гироскопа практически безынерци­ онно. Оно мгновенно появляется при приложении внешнего мо­ мента и сразу же исчезает при прекращении воздействия мо­

263

мента. Это большое достоинство гироскопов. Наиболее просто гироскоп можно использовать в качестве привода следящей го­ ловки, если координатор или оптическую систему его жестко связать с ротором пли внутренней рамкой гироскопа, как это по­ казано на рис. 9.24. В этом случае головка работает следующим образом. Сигнал рассогласования с координатора 1 через усили­ тель 2 поступает в разделитель координат 3, который одновре­

менно служит и усилителем

В качестве коррекционных двигателей можно использовать элек­ тродвигатели, пневмодвигатели, гидравлический привод или электромагниты.

Если, например, применяется электромагнитная коррекция, то каждому значению угла рассогласования (напряжения Uv пли Uz) будет соответствовать определенное значение тока коррек­ ции 1К. При непрерывном изменении угла ср меняется Uy н U-, а следовательно, и ток /к. Очевидно, за время At, в течение ко­ торого рассогласование изменится на величину Аср, ток также изменится на величину IKAt, т. е. каждому Дер будет соответство­ вать свое значение JuAt. Отсюда можно сделать вывод, что

где с — коэффициент пропорциональности.'

264

нии визирования ср, а следовательно, и скорость прецессии о)пр. Отсюда

внутренней и внешней ра­

мок карданова подвеса расположены коррекционные магниты I. При появлении угла рассогласования сигнал с приемника 5 по­ ступает в усилитель 6. После разделения на составляющие уси­ ленный сигнал подается в коррекционные магниты. Под воздейст­ вием коррекционных моментов ротор, а вместе с ним и вся си­ стема начинают прецессировать, разворачиваясь в направлении на цель. С обмоток коррекционных магнитов снимаются сигналы,

пропорциональные сру и срг, а с усилителя — сигнал, пропорцио­ нальный углу рассогласования ср.

Одногироскопный следящий привод применяется в тех слу­ чаях, когда оптико-механнческпп узел имеет малый вес и габа­ риты или может быть конструктивно выполнен как часть рото­ ра гироскопа.

При сочленении гироскопического привода с массивным опти­ ко-механическим узлом, изменяющим положение в пространстве оптической оси координатора, используются гпростабилизированные платформы. Наиболее простой является стабилизирующая платформа из двух взаимно связанных гироскопов.

265

Кинематическая схема двухгироскопного следящего привода показана на рис. 9.26. Привод состоит из двух гироскопов Л и 1\. внешние рамки которых жестко связаны между собой и об­ разуют кожух, являющийся внутренней рамкой платформы. По­ ворот рамок платформы относительно осей Оук и Oz,; осущест­ вляется при помощи коррекционных двигателей Д i и До, связан­ ных с внутренними рамками гироскопов Л и Го. В обмотки этих

двигателей подаются сиг­

будет стремиться совместить по кратчайшему пути вектор кине­ тического момента Hi гироскопа с вектором момента Мj. Так как в этой плоскости внутренняя рамка гироскопа Л не может раз­ ворачиваться, то гироскопический момент будет воздействовать через внешнюю рамку этого гироскопа на внутреннюю рамку платформы. В результате возникнет прецессия внутренней рамки платформы с угловой скоростью озпри Если рамку соединить тя­ гой с координатором, то при появлении прецессии conpi координа­ тор будет разворачиваться в сторону цели, уменьшая угол рассогласования. При возникновении угла рассогласования в вертикальной плоскости возникнет момент М2, под воздействием которого начинает прецессировать вокруг оси OzK внешняя рам­ ка платформы.

Для компенсации внешних моментов, воздействующих на гироплатформу со стороны корпуса объекта, служит система раз­

2 6 6

ходится гироплатформа под воздействием каких-то сил начал поворачиваться вокруг вертикальной осн. При этом возникает внешний момент Мви. Под воздействием этого момента гироскоп А начинает прецессировать п его внутренняя рамка поворачи­ вается. При этом с потенциометрического датчика lli снимается напряжение, пропорциональное углу поворота рамки. После уси­ ления это напряжение подается в разгрузочный двигатель А. Возникающий в двигателе Я( момент имеет направление, противоположное моменту Мв„, и компенсирует его влияние. По­ этому такие гироскопические системы получили название си­ ловых.

§ 9 . 4 . И К - Л О К А Т О Р Ы И Д А Л Ь Н О М Е Р Ы

Инфракрасный прибор, обнаруживающий объекты и опреде­ ляющий их местоположение в пространстве методами радиоло­ кации, называется ИК-локатором * или в обобщенном виде опти­ ческим локатором.

Из определения следует, что ИК-локатор облучает объекты с помощью передатчика и принимает отраженное объектами ИКпзлучение, преобразуя его в видимое изображение или в элект­ рические сигналы, пропорциональные координатам. Принци­ пиальное отличие ИК-локатора от всех ранее рассмотренных нами ИК-приборов заключается в том, что он наряду с определе­ нием угловых координат объектов измеряет дальность до них. Если ИК-локатор определяет только расстояние до объектов, он называется И К-дальиомером.

Основное преимущество оптических локаторов состоит в вы­ сокой точности пеленгации объектов. В оптической локации, так же как н в радиолокации, определение угловых координат объ­ екта осуществляется путем пеленгации по максимуму сигнала. Это означает, что направление иа цель определяется по положе­ нию оси излучателя в момент получения максимального отра­ женного сигнала. Если в локаторе используется электроннолуче­ вой индикатор, то пеленг на цель определяется по центру ярко­

267