Устройство для измерения угловых координат

Предложена конструкция устройства для измерения угловых координат, которое предназначено для проведения измерений угловых координат боеприпасов на траектории в условиях артиллерийского полигона. В его конструкции содержится станина, неподвижное основание, устройство горизонтирования с тремя подъемными винтами, две осевые системы с подвижными осями: вертикальная и горизонтальная, приводы вращения для осевых систем, которые выполнены в виде моментных двигателей, содержащих статор и ротор, отсчетные узлы для осевых систем, которые выполнены в виде индукционных преобразователей углов, первый и второй кожухи для горизонтальной осевой системы, подставка (для верхней части устройства) с горизонтальной частью и вертикальной частью со сквозным отверстием, выполненные плоскими и симметричными, корпус с оптическими приборами, выполненный со съемной выпуклой задней стенкой, оптические приборы выполнены в виде датчика вспышки и двух цифровых телекамер, размещены друг над другом, их объективы размещены на передней стенке корпуса с оптическими приборами. Подставка и корпус с оптическими приборами являются подвижными частями устройства. Станина выполнена в виде прямоугольной призмы с нижней и верхней горизонтальными плитами, уступом в ее верхней части, образующим на верхней части станины цилиндрическую наружную поверхность, и центральным сквозным цилиндрическим ступенчатым отверстием. На верхней горизонтальной плите с формой равнобедренного треугольника выполнены при его вершинах на окружности заданного радиуса и с одинаковым шагом сквозные отверстия. Неподвижное основание выполнено в виде цилиндра с крышкой на верхнем его торце, центральным сквозным ступенчатым цилиндрическим отверстием у цилиндра и центральным сквозным отверстием у крышки, выступом в его нижней части и глухими отверстиями на нижнем его торце соосными сквозным отверстиям на верхней горизонтальной плите. Неподвижное основание размещено над станиной на подъемных винтах горизонтирующего устройства, выполненных в виде стержней с резьбой на одном конце и ручкой на другом конце, безрезьбовая часть которых, размещена во втулке подъемного винта, выполненной со сферической поверхностью на конце, примыкающем к резьбовой части стержня подъемного винта, ручкой на другом ее конце, с резьбой на наружной поверхности. Резьбовой конец стержня каждого подъемного винта закреплен при помощи плавающей гайки в соответствующем глухом отверстии на нижнем торце неподвижного основания, а втулка каждого подъемного винта закреплена в соответствующем сквозном отверстии верхней горизонтальной плиты станины. У каждой осевой системы подвижная ось выполнена в виде стального вала, выполненного полым, со ступенчатой наружной поверхностью. Часть вала каждой осевой системы с двумя подшипниками, канавкой для ограничителя, выполненной между ними, зажимной втулкой, включая конец вала, размещена во втулке осевой системы. Втулка осевой системы выполнена металлической со ступенчатыми наружной поверхностью и осевым отверстием. На концах валов этих частей закреплены роторы индукционных преобразователей углов, а их статоры - на соответствующих втулках осевых систем. Другая часть вала каждой осевой системы со вторым концом вала выступает за втулку осевой системы, на ней закреплен ротор моментного двигателя, а на ее закреплены соответственно подвижные части устройства: подставка или корпус с оптическими приборами. Статор моментного двигателя для вертикальной осевой системы закреплен внутри неподвижного основания, а статор моментного двигателя горизонтальной системы внутри второго кожуха для горизонтальной осевой системы у его торца с крышкой. Втулка вертикальной осевой системы размещена в соосных центральных сквозных цилиндрических ступенчатых отверстиях неподвижного основания и станины и закреплена внутри центрального сквозного цилиндрического ступенчатого отверстия неподвижного основания в его нижней части. Горизонтальная осевая система имеет в качестве опоры подставку, имеющий прямоугольный профиль. Через сквозное отверстие вертикальной части подставки проходит втулка горизонтальной осевой системы. Горизонтальная осевая система, выступающая за внешнюю сторону вертикальной части подставки размещена в первом кожухе, который закреплен на вертикальной части подставки. Часть ее, выступающая за внутреннюю сторону вертикальной части подставки размещена во втором кожухе, который выполнен в виде цилиндра с крышкой, имеющими центральное сквозное цилиндрическое ступенчатое отверстие у цилиндра и центральное сквозное цилиндрическое отверстие у крышки, которая размещена на его торце. Другой торец второго кожуха закреплен на вертикальной части подставки и у этого торца внутри центрального сквозного цилиндрического ступенчатого отверстия закреплена втулка горизонтальной осевой системы. Конец вала горизонтальной осевой системы с закрепленным на нем корпусом с оптическими приборами выступает за крышку второго кожуха. Жесткость основных составляющих конструкции, компоновка используемых функциональных узлов, имеющих небольшой вес позволили достичь при проведении измерений высокую точность (СКП не более 30 угловых сек.), угловых скоростей по углам азимута и места от 0,01 до 80 град/сек, достаточных для проведения угловых измерений современных боеприпасов. Предложена конструкция мобильного измерительного устройства удобного в условиях артиллерийского полигона, обеспечивающая проведение измерений с необходимой точностью и скоростями по углам азимута и места и регистрацию информации в цифровом виде.

Полезная модель относится к оптическим измерительным приборам, представляющих результаты измерений, для обработки которых пригодны методы фотограмметрии, и предназначена для измерений угловых координат боеприпасов, в том числе в составе измерительных станций для измерения пространственных координат и других параметров движения при проведении внешнетраекторных измерений на полигонах.

Известно применение на полигонах кинотеодолитов в качестве основного прибора в составе кинофототеодолитных станций КФТ, предназначенных для определения координат и параметров движения боеприпаса (см. «Кинофототеодолитная станция КФТ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации». Вып. с 1979 г.). В указанном описании приводятся сведения о конструкции его основных частей. Кинофототеодолитная станция состоит из трех постов, которые измеряют угловые скорости перемещения снаряда относительно соответствующего поста. Кинотеодолитный пост содержит кинофототеодолит КФТ 10/20 (далее прибор), штатив с перемещающимся в вертикальном направлении столом для размещения теодолита, закрепленный на бетонном цоколе специальной измерительной площадки, аккумуляторную батарею, кинофототеодолитный щиток, установленный на штативе, соединенный с пультом управления и автономным электросиловым агрегатом кабелями. Конструкция прибора содержит неподвижное основание, горизонтирующее устройство, два уровня, вертикальную и горизонтальную осевые системы с ручными приводами вращения, оптические приборы: кинокамеру с длиннофокусным объективом, две визирные трубы, размещенные на горизонтальной оси прибора, отсчетные узлы для осевых систем, содержащие микроскопы и лимбы. Неподвижное основание прибора установлено на столе штатива на трех подъемных винтах устройства горизонтирования с винтовым механизмом. У каждого подъемного винта, выполненного в виде металлического стержня, на одном конце выполнено острие. Эти острия размещены в центрах соответствующих подпятников стола штатива, размещенных с одинаковым шагом на окружности с определенным радиусом. В нижней части каждого подъемного винта выполнена канавка для закрепления его на столе штатива соответствующей прижимной планкой с прорезями и закреплена ручка. Другой конец у подъемных винтов, закреплен в сквозных резьбовых отверстиях, выполненных на приливах литого неподвижного основания и соосных центрам подпятников стола штатива. В каждом из этих указанных сквозных резьбовых отверстий размещены элементы горизонтирующего устройства: цанга с буртиком, две втулки с наружной резьбой и две контргайки. Наружная часть неподвижного основания, выполненного из чугуна, имеет форму кольца с ручками для переноски прибора, на котором закреплен металлический горизонтальный круг шкалы грубой наводки с зажимным винтом (для предварительного быстрого нахождения движущегося объекта). Центральная часть неподвижного основания имеет форму цилиндра с осевым сквозным отверстием с цилиндрической поверхностью, ось которого совпадает с осью кольца неподвижного основания. Внутри верхней части этого цилиндра закреплен стальной цилиндр, выполненный также с осевым сквозным отверстием, который является неподвижной осью вертикальной осевой системы. На верхней стороне неподвижного основания размещен насыпной шарикоподшипник с проволочными направляющими. Вертикальная осевая система прибора содержит неподвижную ось и колонку с насыпным шарикоподшипником с проволочными направляющими. Колонка с литой верхней частью и плоским горизонтальным восьмиугольным дном, имеющим осевое сквозное отверстие, выполнена из сплавов алюминия. У колонки есть вертикальная плоскость симметрии, горизонтальная верхняя плоская поверхность, подставка для верхней части прибора, выполненная в виде двух симметричных вертикальных стоек над горизонтальной верхней плоской поверхностью колонки, образующих опоры для элементов горизонтальной осевой системы, внутренняя полость. Вертикальные стойки выполнены плоскими, полыми, имеющими прямоугольные поперечные сечения. Перед вертикальными стойками на боковой поверхности колонки размещены прямоугольные выступы со штурвалами ручных приводов. Колонка приводится во вращение вокруг оси вертикальной осевой системы с помощью ручного привода для вертикальной осевой системы при проведении измерений, имеет также возможность свободного вращения перед началом измерений (для быстрой предварительной наводки), путем выведения из зацепления между собой элементов ручного привода. В нижней части полости колонки размещены элементы электрической схемы постоянного тока, элементы ручных приводов для осевых систем кинотеодолита, использующих червячные передачи, включая коробки скоростей. Так на верхней части неподвижной оси вертикальной осевой системы закреплена червячная шестерня ручного привода вертикальной осевой системы прибора, на которой размещен горизонтальный лимб для точных отсчетов со стопором от самопроизвольного вращения. На горизонтальной верхней плоской поверхности колонки размещены два уровня. У горизонтальной осевой системы прибора подвижная ось выполнена в виде имеющих осевые сквозные круглые в поперечном сечении отверстия двух стальных цилиндрических полуосей с игольчатыми подшипниками в лагерах, установленных на внутренних стенках вертикальных стоек колонки. Между вертикальными стойками колонки на концах полуосей осевой системы закреплены стенки корпуса кинокамеры. На противоположных концах этих полуосей закреплены кронштейны, на которые установлены визирные трубы так, чтобы их визирные оси были параллельны визирной оси кинокамеры, перпендикулярной оси горизонтальной осевой системы. На внешних боковых сторонах визирных туб закреплены элементы конструкции, образующие рабочие места для операторов прибора. Горизонтальная осевая система приводится во вращение при помощи ручного привода для горизонтальной осевой системы прибора. На одной из ее полуосей за лагером в полости соответствующей вертикальной стойки размещены металлический круг шкалы грубой наводки, вертикальный лимб для точных отсчетов, а на наружной поверхности наружной стенки вертикальной стойки колонки смонтированы выдвижная и неподвижная части отсчетного микроскопа (проекционная оптическая система) для вертикального лимба. На другой полуоси горизонтальной осевой системы за лагером в полости другой вертикальной стойки размещены вертикальный червяк ручного привода горизонтальной осевой системы, элементы электрической схемы постоянного тока. На наружной поверхности наружной стенки соответствующей вертикальной стойки колонки размещены выдвижная и неподвижная части (проекционная оптическая система) отсчетного микроскопа для горизонтального лимба и элемент электрической схемы. Вертикальные стойки колонки снабжены кожухами, выполненными из двух частей. Одна часть кожухов закреплена на верхних торцах вертикальных стоек колонки, а другая часть - на наружной поверхности их наружных стенок. Кабели с переменным током проложены от кинофототеодолитного щитка на штативе к камере снаружи прибора через кожухи колонки. В кинокамере кинотеодолита закреплены элементы электрических цепей, механизмы синхронного обтюраторного затвора, механизм перемотки пленки, кассеты для пленки. На корпусе кинокамеры закреплен длиннофокусный объектив для слежения за объектами при полигонных испытаниях. Указанный затвор содержит синхронные электродвигатели, один из которых также предназначен для перемотки пленки, механическое устройство с дифференциалом для синфазирования обтюраторов затвора.

Недостатками конструкции кинотеодолита для полигонных измерений является необходимость его стационарного размещения, что требует введения режима его охраны на полигоне, значительный вес (для переноски нужны 4 человека), наличие электрических кабелей снаружи прибора. Элементы его конструкции обеспечивают ручное визуальное слежение за боеприпасом с помощью двух операторов со скоростями по углам азимута и места недостаточными для испытаний современных боеприпасов и получение результатов измерений, требующих ручной обработки. Предложенная конструкция также предусматривает использование кинопленки редкого формата: 35 миллиметровой.

Задача, которую решает предложенное устройство для определения угловых координат (далее устройство), состоит в создании мобильного устройства, с небольшим временем размещения на позиции, способного работать в составе станции для внешнетраекторных измерений в условиях боеприпасного полигона.

Техническим результатом является уменьшение веса, увеличение скоростей слежения по углам азимута и места достаточными для измерения угловых координат современных боеприпасов с необходимой точностью, цифровая регистрация результатов измерений.

Внешнетраекторные измерения проводятся в практике полигонных измерений боеприпасов для решения многих задач, например для составления таблиц стрельбы, отработки систем управления снарядом в полете, наведения его на цель и т.п. Верхнее значение диапазона угловых скоростей сопровождения по углам азимута и места современных боеприпасов должно быть не меньше 80 градус/сек.

Предложено устройство для определения угловых координат содержащее неподвижное основание, горизонтирующее устройство с тремя винтами, уровень, вертикальную осевую систему, горизонтальную осевую систему с подвижной осью, первый и второй кожухи, приводы вращения для осевых систем, отсчетные узлы для осевых систем, подставку, оптические приборы, в которое введена станина, выполненная в виде прямой четырехугольной призмы с нижней горизонтальной плитой, уступом на ее верхней части с цилиндрической наружной поверхностью, на котором размещена верхняя горизонтальная плита станины с формой равнобедренного треугольника и сквозными цилиндрическими отверстиями, выполненными при его вершинах на окружности с заданным радиусом с одинаковым шагом, и центральным сквозным цилиндрическим ступенчатым отверстием, неподвижное основание выполнено в виде цилиндра с выступом на нижнем конце, тремя глухими отверстиями на его нижнем торце соосными сквозным цилиндрическим отверстиям верхней горизонтальной плиты станины, центральным сквозным ступенчатым цилиндрическим отверстием, и с крышкой на верхнем торце с центральным сквозным цилиндрическим отверстием, и размещено над станиной на подъемных винтах горизонтирующего устройства, стержни которых, выполнены с резьбой на одном конце и ручкой на другом конце, а их безрезьбовая часть размещена во втулке подъемного винта, выполненной металлической, с наружной резьбой, поверхностью в виде полусферы на ее конце прилегающем к резьбовому концу стержня подъемного винта и ручкой, закрепленной на другом конце, концы стержней подъемных винтов закреплены в глухих отверстиях неподвижного основания с плавающими гайками, а втулки подъемных винтов - в сквозных отверстиях на верхней горизонтальной плите станины, оптические приборы выполнены в виде датчика вспышки и двух цифровых телекамер, размещены друг над другом в корпусе с выступающей съемной задней стенкой, а их объективы - на его передней стенке, подставка (для верхней части устройства) содержит горизонтальную часть и вертикальную часть со сквозным отверстием, ось вертикальной осевой системы выполнена подвижной, ось каждой осевой системы выполнена в виде полого вала со ступенчатой наружной поверхностью, одна часть каждого вала осевой системы, включающая его конец, с двумя подшипниками, канавкой для ограничителя, выполненной между подшипниками, зажимной втулкой размещена во втулке соответствующей осевой системы, выполненной из металла со ступенчатыми осевым отверстием и наружной поверхностью, втулка вертикальной осевой системы, размещенная внутри соосных центральных сквозных цилиндрических ступенчатых отверстий станины и неподвижного основания, закреплена внутри неподвижного основания у его нижнего торца, подставка, закрепленная на конце вала вертикальной осевой системы, выступающем за втулку вертикальной осевой системы, размещена над крышкой неподвижного основания, втулка горизонтальной осевой системы, проходящая через сквозное отверстие вертикальной части подставки, размещена в первом кожухе за внешней стороной вертикальной части подставки, а за внутренней стороной вертикальной части подставки - во втором кожухе, который выполнен в виде цилиндра с крышкой на одном его торце, имеющих центральное сквозное цилиндрическое ступенчатое отверстие у цилиндра и центральное сквозное цилиндрическое отверстие у крышки, и закреплена внутри второго кожуха у его другого торца, закрепленного на вертикальной части подставки, корпус с оптическими приборами, закрепленный на конце вала горизонтальной осевой системы, выступающем за втулку горизонтальной осевой системы, размещен за крышкой второго кожуха, каждый привод вращения для осевой системы выполнен в виде одного моментного двигателя, содержащего статор и ротор, ротор каждого моментного двигателя закреплен на части вала соответствующей осевой системы, выступающей за втулку осевой системы, а статор моментного двигателя для вертикальной осевой системы закреплен на верхнем торце с крышкой неподвижного основания, статор моментного двигателя для горизонтальной осевой системы закреплен на втором кожухе у его торца с крышкой, каждый отсчетный узел для осевой системы выполнен в виде индукционного преобразователя угла, содержащего статор и ротор, ротор каждого индукционного преобразователя угла закреплен на конце вала соответствующей осевой системы, размещенном во втулке осевой системы, а каждый статор индукционного преобразователя угла закреплен на втулке соответствующей осевой системы.

На фиг.1 представлен вид спереди устройства для измерения угловых координат. На фиг.2 представлен выносной элемент А, указанный на фиг.1, содержащий элементы горизонтирующего устройства, имеющий местный разрез. На фиг.3 представлен в разрезе выносной элемент Б, указанный на фиг.1, содержащий элементы нижней части устройства, включая часть подставки. На фиг.4 представлен в разрезе выносной элемент В, указанный на фиг.1, содержащий элементы верхней части устройства, включая часть подставки.

Предложена конструкция устройства, содержащая в нижней его части станину 1 и неподвижное основание 2. Станина 1 выполнена в виде прямой призмы с прямоугольным основанием, дном, закрепленным на нижней горизонтальной плите 3, уступом в верхней части станины 1, выполненным на ней с образованием цилиндрической (с круглым поперечным сечением) наружной поверхности, на котором закреплена, выполненная 1 с центральным сквозным цилиндрическим отверстием, верхняя горизонтальная плита 4 станины, и с центральным сквозным цилиндрическим (с круглым поперечным сечением) ступенчатым отверстием. Нижняя плита 3 станины 1 имеет центральное сквозное цилиндрическое отверстие. Сквозное ступенчатое отверстие в нижней части станины 1 является установочным и предназначено для закрепления устройства на штативе. На противоположных сторонах в нижней части станины в устройстве выполнены также сквозные отверстия для размещения соединителей, предназначенных для соединения элементов электрической схемы устройства с блоком управления и блоком питания. На верхней горизонтальной плите 4 станины 1 с формой равнобедренного треугольника при его вершинах выполнены на окружности с заданным радиусом с одинаковым шагом три сквозных ступенчатых цилиндрических (с круглым поперечным сечением) отверстия для размещения элементов горизонтирующего устройства с винтовым механизмом. Неподвижное основание 2 выполнено в виде цилиндра с выступом на нижней части его наружной поверхности, центральным сквозным цилиндрическим (с круглым поперечным сечением) ступенчатым отверстием соосным в предложенной конструкции центральному сквозному цилиндрическому ступенчатому отверстию станины 1. На нижнем торце неподвижного основания 2 на окружности заданного радиуса с одинаковым шагом выполнены три глухих ступенчатых отверстия с прямоугольными сечениями в верхних их частях и круглыми - в нижних частях этих отверстий для размещения элементов горизонтирующего устройства. Оси частей глухих отверстий с прямоугольным сечением, направленных вдоль их длинных сторон, параллельны радиусу окружности, на которой отверстия выполнены. Глухие отверстия неподвижного основания 2 соосны соответствующим сквозным цилиндрическим ступенчатым отверстиям верхней горизонтальной плиты 4 станины 1. Неподвижное основание 2 установлено над станиной 1 с помощью элементов горизонтирующего устройства с тремя винтами. В частях глухих отверстий с прямоугольным сечением неподвижного основания 2 размещены с необходимыми зазорами плавающие гайки 5 горизонтирующего устройства (далее плавающие гайки 5) прямоугольной формы с центральными сквозными резьбовыми отверстиями и дном, имеющим сферическую поверхность, которые удерживаются в них шайбами 6 горизонтирующего устройства (далее шайбы 6). У каждой шайбы 6 выполнено продолговатое сквозное отверстие, вытянутое по ее диаметру и с фасками, имеющими меньший скос на верхних сторонах шайб. Шайбы 6 закреплены в таком положении в частях глухих отверстий неподвижного основания 2, имеющих круг в поперечном сечении, чтобы их диаметры, вдоль которых вытянуты продолговатые сквозные отверстия шайб 6, были параллельны радиусам той окружности, на которой выполнены эти глухие отверстия. Каждый подъемный винт горизонтирующего устройства (далее подъемный винт) содержит металлический стержень 7 с резьбой на одном конце и металлической ручкой 8, закрепленной на другом его конце, у которого безрезьбовая часть размещена во втулке подъемного винта 9, выполненной металлической, с наружной резьбой в средней части, поверхностью в виде полусферы на ее конце, прилегающем к резьбовому концу металлического стержня 7 подъемного винта, и металлической ручкой 10, закрепленной на другом ее конце. В плавающих гайках 5, дно которых размещено на верхних поверхностях шайб 6, закреплены резьбовые концы металлических стержней подъемных винтов. Нижние поверхности шайб 6 размещены на концах металлических втулок подъемных винтов 9 с поверхностью в форме полусферы. Втулки подъемных винтов 9 закреплены в сквозных отверстиях верхней горизонтальной плиты 4 станины 1. В этих отверстиях в предложенной конструкции закреплены втулки горизонтирующего устройства 11, выполненные металлическими, со ступенчатой наружной поверхностью и внутренней резьбой. Между металлическими ручками 8, 10 подъемных винтов размещены шайбы 12 с заданной высотой, эти ручки 8, 10 разделяющие. Указанные ручки горизонтирующего устройства размещены под верхней горизонтальной плитой 4. Металлические ручки 10 горизонтирующего устройства предназначены для осуществления вручную операции горизонтирования устройства, а металлические ручки 8 для фиксации выбранного положения для неподвижного основания 2. Элементы горизонтирующего устройства кроме ручек 8, 10, выполненных из сплава алюминия, выполнены стальными, например, из стали 45 ГОСТ 1050-88 и с покрытием. На верхнем торце неподвижного основания 2 закреплена крышка 13 со ступенчатыми наружной и внутренней поверхностями и центральным сквозным цилиндрическим (с круглым поперечным сечением) отверстием. Для изготовления станины 1 и неподвижного основания 2 использован сплав алюминия: дюралюминий марки Д16 ГОСТ 4784-97.

У вертикальной осевой системы устройства ось выполнена подвижной, в виде полого стального вала 14 со ступенчатой наружной поверхностью. Вертикальная осевая система снабжена втулкой вертикальной осевой системы 15 (далее втулка осевой системы 15), выполненной металлической, со ступенчатыми наружной поверхностью и осевым отверстием. В ней размещена одна часть вала 14 с двумя разнесенными подшипниками вертикальной осевой системы 16 (далее подшипники 16), канавкой для ограничителя, выполненной на валу 14 между подшипниками 16, и зажимной втулкой вертикальной осевой системы 17 (далее зажимная втулка 17), включая один конец вала 14. Другая часть вала 14 с другим его концом выступает за втулку осевой системы 15. Канавка на валу 14 и ограничитель 18 обеспечивают возможность поворота вала 14 в пределах от 0 до 330 градусов. В предлагаемой конструкции ограничитель 18 выполнен в виде металлического цилиндрического стержня с головкой, который закреплен на втулке осевой системы 15 с помощью резьбы, а его конец размещен в канавке на валу 14. Зажимная втулка 17 удерживает на валу 14, размещенном параллельно отвесу, нижний подшипник 16. Втулка осевой системы 15 размещена внутри соосных центральных сквозных цилиндрических ступенчатых отверстий станины 1 и неподвижного основания 2 и закреплена внутри неподвижного основания 2 у его нижнего торца. В предложенной конструкции для соединения крайнего выступа на наружной поверхности втулки осевой системы 15 у ее верхнего торца с выступом центрального сквозного цилиндрического ступенчатого отверстия неподвижного основания 2 у его нижнего торца использована резьба. Подставка 19 (для размещения верхней части устройства), закрепленная на конце вала 14, выступающем за втулку осевой системы 15, размещена над крышкой 13 неподвижного основания 2, закрепленной на его верхнем торце. Привод вращения для вертикальной осевой системы выполнен в виде моментного двигателя, включающего в себя статор моментного двигателя 20 и ротор моментного двигателя 21. Ротор моментного двигателя 21 закреплен на части вала 14, выступающей за втулку осевой системы 15. В предложенной конструкции устройства для его размещения на валу 14 предусмотрены соответствующие выступы. Статор моментного двигателя 20 размещен в центральном сквозном ступенчатом отверстии неподвижного основания 2 и закреплен в предложенной конструкции на его верхнем торце. Отсчетный узел вертикальной осевой системы выполнен в виде индукционного преобразователя угла, содержащего статор индукционного преобразователя угла 22 и ротор индукционного преобразователя угла 23. Ротор индукционного преобразователя угла 23 закреплен на конце вала 14, который размещен во втулке осевой системы 15. Статор индукционного преобразователя угла 22 закреплен на втулке осевой системы 15. Для соединения элементов в нижней части конструкции применена резьба. Для установки ротора индукционного преобразователя угла 23 на валу 14 в предложенной конструкции выполнен уступ. Вал 14 выполнен из стали 45 ГОСТ 1050-88. Для изготовления металлических элементов конструкции использованы также сплавы алюминия.

Подставка 19 выполнена полой с прямоугольным профилем и вертикальной плоскостью симметрии, имеющей горизонтальную часть и вертикальную со сквозным отверстием, выполненные плоскими. Подставка 19 в предложенной конструкции является подвижной частью устройства. В предложенной конструкции у горизонтальной части подставки 19 форма прямоугольника, а у вертикальной части - форма равнобедренного треугольника со сглаженной вершиной, основание которого находится на горизонтальной части подставки 19. На горизонтальной части подставки 19 параллельно одной ее стороне установлен уровень. Подставка 19 выполнена в предложенной конструкции в виде сборной детали, она может быть выполнена и литой. У вертикальной части подставки 19 сторона, обращенная к корпусу 24 с оптическими приборами, внутренняя, а другая ее сторона - наружная. Части подставки 19 в предложенной конструкции выполнены из дюралюминия марки Д16 ГОСТ 4784-97. В предложенной конструкции дно горизонтальной части подставки 19, которое имеет сквозное отверстие соосное с валом 14 вертикальной осевой системы, закреплено на крайнем уступе вала 14 вертикальной осевой системы. Подставка 19 размещена над крышкой неподвижного основания 2. Ось сквозного отверстия в дне горизонтальной части подставки 19 размещена в ее вертикальной плоскости симметрии. В полостях частей подставки 19 размещены элементы электрической схемы устройства, например кабели, плата управления приводом горизонтальной осевой системы, которая размещена в полости горизонтальной части подставки 19. Подставка 19 является опорой для верхней части устройства, содержащей горизонтальную осевую систему, на подвижной оси которой закреплен корпус 24 с оптическими приборами. Полость подставки 19 используется также для прокладки проводов электрической схемы устройства. Для закрепления и соединения элементов ее конструкции применена резьба.

У горизонтальной осевой системы устройства подвижная ось выполнена в виде полого стального вала 25 со ступенчатой наружной поверхностью. Ось вала 25 перпендикулярна отвесу и размещена в вертикальной плоскости симметрии подставки 19. Горизонтальная осевая система снабжена втулкой горизонтальной осевой системы 26 (далее втулка осевой системы 26), выполненной металлической со ступенчатыми наружной поверхностью и осевым отверстием. В ней размещена одна часть вала 25 с двумя разнесенными подшипниками горизонтальной осевой системы 27 (далее подшипники 27), канавкой для ограничителя, выполненной между подшипниками 27, и зажимной втулкой вертикальной осевой системы 28 (далее зажимная втулка 28), включая конец вала 25. Другая часть вала 25 со вторым его концом выступает за втулку осевой системы 26. Ограничитель 29 горизонтальной осевой системы выполнен в виде металлического стержня с резьбой, закреплен на втулке осевой системы 26, его конец размещен в канавке на валу 25. Ограничитель 29 обеспечивает возможность поворота вала 25 горизонтальной осевой системы в пределах от минус 10 до плюс 190 градусов. В предложенной конструкции для вала 25 использована сталь 45 ГОСТ 1050-88. Длина вала 25 горизонтальной осевой системы меньше длины вала 14 вертикальной осевой системы. В предложенной конструкции в горизонтальной осевой системе используются два радиальных шарикоподшипника. Металлическая ступенчатая втулка 26 выполнена в предложенной конструкции из дюралюминия марки Д16 ГОСТ 478497. Зажимная втулка 28 удерживает подшипник 27, который находится ближе к концу вала 25, размещенному во втулке осевой системы 26.

Втулка горизонтальной осевой системы 26 проходит через сквозное отверстие вертикальной части подставки 19. Часть ее, выступающая за внешнюю сторону вертикальной части подставки 19, помещена в первый кожух 30, выполненный в виде стакана, закрепленного на внешней стороне вертикальной части подставки. Другая ее часть, выступающая за внутреннюю сторону вертикальной части подставки размещена во втором кожухе 31. Второй кожух 31 выполнен в виде цилиндра с центральным сквозным цилиндрическим ступенчатым отверстием и плоской крышкой 32 на одном его торце, имеющей ступенчатую боковую поверхность и центральное сквозное цилиндрическое отверстие. Внутри второго кожуха 31 у другого его торца, закрепленного на внутренней стороне вертикальной части подставки, закреплена втулка горизонтальной осевой системы 26. Корпус 24 с оптическими приборами, закрепленный на конце вала 25, выступающем за втулку горизонтальной осевой системы 26, размещен за крышкой второго кожуха. Части устройства, выступающие за обе стороны вертикальной части подставки 19, уравновешены. В предложенной конструкции крайний выступ на наружной поверхности осевой втулки 26 закреплен на крайнем выступе центрального сквозного цилиндрического ступенчатого отверстия второго кожуха 31 у его второго торца с помощью резьбы. Привод вращения для горизонтальной осевой системы выполнен в виде моментного двигателя, содержащего статор моментного двигателя 33, ротор моментного двигателя 34. На части вала 25, выступающей за втулку осевой системы 26, закреплен ротор моментного двигателя 34, а на конце вала, выступающем за втулку осевой системы 26 - боковая стенка корпуса 24 с оптическими приборами. Статор моментного двигателя 33 закреплен у торца с крышкой 32 второго кожуха 31 на крайнем выступе центрального сквозного цилиндрического ступенчатого отверстия второго кожуха 31 в предложенной конструкции. В предложенной конструкции для размещения ротора моментного двигателя 34 предусмотрены соответствующие выступы на валу 25. В предложенной конструкции в боковой стенке корпуса 24 с оптическими приборами выполнено сквозное отверстие соосное с осью вала 25, и боковая стенка корпуса 24 закреплена на крайнем уступе на конце вала 25, выступающем за втулку осевой системы 26 с применением резьбы. Отсчетный узел горизонтальной осевой системы выполнен в виде индукционного преобразователя угла, включающего статор индукционного преобразователя угла 35 и ротор индукционного преобразователя угла 36. Ротор индукционного преобразователя угла 36 закреплен на конце вала 25, размещенном во втулке осевой системы 26. Статор индукционного преобразователя угла 35 закреплен на втулке осевой системы 26. Ротор индукционного преобразователя угла 36 закреплен в предложенной конструкции на торце вала 25 с помощью резьбы. Для установки ротора индукционного датчика угла 36 на валу 25 в предложенной конструкции выполнен уступ.

Корпус 24 с установленными в нем оптическими приборами является подвижной частью устройства. Внутри корпуса 24 размещены также элементы электрической схемы устройства, включая системы терморегуляции, фотозапуска, управления диафрагмами объективов оптических приборов. Оптическими приборами в предложенном устройстве являются датчик вспышки с объективом 37 и две цифровые телевизионные камеры с объективами 38, 39, установленные в корпусе друг над другом. На передней стенке корпуса 24 размещены: короткофокусный объектив 37 датчика вспышки (в предложенной конструкции использован объектив EF 35 mm f/2), над ним - длиннофокусный объектив 38 измерительной цифровой телевизионной камеры (в предложенной конструкции использован объектив EF 85 mm f 1.8 USM), а над ним - короткофокусный объектив 39 панорамной цифровой телевизионной камеры (в предложенной конструкции использован объектив EF 35 mm f/2). Задняя стенка корпуса 24, выполненная съемной и выпуклой из дюралюминия марки Д16 ГОСТ 478497, выполняет также функции противовеса. На задней стенке корпуса 24 закреплены некоторые элементы электрической схемы устройства, например, преобразователь напряжения, держатели предохранителей, система светодиодной индикации. Для изготовления корпуса 24 использован алюминиевый сплав АД31 ГОСТ 18475-82. Визирные линии цифровых телекамер параллельны, а визирная линия объектива измерительной цифровой телекамеры перпендикулярна оси вала горизонтальной осевой системы 25 (они всегда лежат в одной плоскости). Начало координат угловых измерений (вершину измеряемых углов) для предложенной конструкции закладывают в программное обеспечение устройства, используемое для расчетов угловых координат, с учетом фактического размещения вертикальной и горизонтальной осей в конструкции устройства. Каждая из цифровых телекамер выполняет самостоятельные функции: верхняя, имеющая широкое поле зрения, обеспечивает захват наблюдаемого боеприпаса, нижняя, имеющая узкое поле зрения, обеспечивает слежение за ним. Датчик вспышки, срабатывающий например, от артиллерийского выстрела, в предложенной конструкции содержит объектив 37, фокон, фотодиод. При появлении вспышки от выстрела соответствующий оптический сигнал подается с объектива 37 через фокон на фотодиод, с которого затем подается электрический сигнал для обработки на соответствующий вход системы фотозапуска, а затем на соответствующий вход блока управления, который вырабатывает сигнал, запускающий работу устройства. В предложенном устройстве для датчика вспышки применены: фокон - ф20х5, фотодиод - ФД-7К.

В предложенной конструкции основными используемыми материалами являются стали и сплавы алюминия. В предложенной конструкции применяются готовые изделия, например моментные двигатели, индукционные преобразователи углов, цифровые телевизионные камеры. Критерием для их отбора среди аналогичных, были их вес и габариты. Для осевых систем в предложенной конструкции использованы моментные двигатели типа МД117. Для индукционных преобразователей углов в предложенной конструкции использованы индукционные преобразователи типа ИПУ - ДУЦ. В предложенной конструкции использованы телевизионные камеры: Falcon 1.4M100 (скорость съемки до 1000 кадров в секунду, экспозиция от 10 мкс), Falcon 4M30 (скорость съемки до 200 кадров в секунду, экспозиция от 10 мкс). В осевых системах устройства использованы радиальные шарикоподшипники марки «Коyо Bearincs».

В предложенной конструкции вертикальная и горизонтальная осевые системы выполнены сходными, содержат одинаковые элементы, снабжены одинаковыми готовыми изделиями, что упрощает изготовление и сборку устройства. Для изготовления металлических деталей в конструкции применяют общеизвестные технологии и обычное оборудование для обработки металла. В предложенной конструкции роторы моментных двигателей 21, 34 для соответствующих осевых систем размещены на частях валов 14, 25, выступающих за втулки осевых систем, а роторы индукционных преобразователей углов 23, 36 размещены на концах валов 14, 25, размещенных во втулках осевых систем. Подшипники 16, 27 размещенные соответственно вблизи концов валов 14, 25, помещенных во втулки осевых систем, поджаты зажимными втулками 17, 28. Размещение указанных элементов устройства на валах 14, 25 осевых систем повышает стабильность положения осей осевых систем устройства, а также упрощает замену моментных двигателей или индукционных преобразователей углов при ремонте устройства. Габаритные размеры устройства 638×330×280 (габаритные размеры кинотеодолита 1000×620×(1890-23 90)) и вес в собранном виде около 40 кг (вес кинотеодолита 158 кг). Выполнение функциональных узлов устройства на основе современных изделий позволяет сократить время развертывания до 2-х часов (без геодезической привязки). Жесткость несущих элементов предложенной конструкции, размещение частей готовых изделий и элементов осевых систем на валах 14, 25 осевых систем обеспечивают: высокую точность при проведении измерений - величина среднеквадратичной ошибки измерений (СКП) не более 30 угловых сек, получение диапазона скоростей по углам азимута и места от 0,01 до 80 градус/сек. Небольшой вес устройства упрощает требования к грузоподъемности транспортного средства. Для его переноски требуется не более 2 человек. В предложенной конструкции все элементы электрической схемы размещены внутри устройства, кабели электрической схемы проложены, в том числе в полостях валов осевых систем устройства. Это делает устройство более защищенным от внешних факторов, например, исключает попадание проводов между подвижными частями конструкции. Все перечисленное позволяет использовать устройство для измерения угловых координат при полигонных испытаниях различных боеприпасов, включая современные боеприпасы.

Для проведения измерений на небольшом транспортном средстве устройство транспортируется к месту установки на треногу над определенной точкой трассы на полигоне. Оно транспортируется совместно с блоком управления, представляющим собой персональный компьютер с платой промышленного интерфейса CAN, двухканальной скоростной платой ввода изображений (скорость до 2500 Мбит/сек), платой системы единого времени (со спутниковой антенной), монитором и манипулятором типа «мышь», а также с блоком питания и треногой. Перед транспортировкой подвижные части устройства закрепляют с помощью мягкой упаковки и укладывают в деревянный футляр. После установки на треногу проводят операцию горизонтирования устройства, затем его подключение с помощью соответствующих соединителей, размещенных на станине 1, к блокам управления и питания, размещенным в защищенном от осколков сооружении. При горизонтировании ручками 8 выкручивают частично стержни 7 двух подъемных винтов из плавающих гаек 5 и вращением ручек 10 в противоположных направлениях выводят пузырек уровня на середину шкалы. Уровень при этом располагают параллельно стороне верхней горизонтальной плиты 4 станины 1, вдоль которой размещены эти подъемные винты. Далее поворачивают подставку 19 на 90 градусов и третьим подъемным винтом, стержень 7 которого частично выкручен, устанавливают пузырек уровня на середину шкалы. Затем ручками 8 фиксируют положение подъемных винтов горизонтирующего механизма. Подключение к блоку питания осуществляют перед началом работы устройства. Для разгрузки и установки устройства на треногу, а блоков управления и питания в укрытии, прокладывания кабелей между устройством на позиции и аппаратурой в укрытии достаточно двух человек, один из которых инженер - оператор, а другой - техник. Для работы в составе станции для определения других параметров летящего боеприпаса требуются не менее двух устройств, размещенных в заданных точках полигона. Наведение объективов двух телевизионных камер с разными полями зрения может производиться раздельно или одновременно по осям осевых систем устройства. Использование моментных двигателей цифровых безредукторных приводов вращения обеспечивает повороты подвижных частей устройства в установленных пределах, а также их удержание при любом угле наведения при включенном питании моментных двигателей. При наведении оптического блока устройства индукционные преобразователи углов обеспечивают выдачу сигналов о фактических углах поворота в блок управления. Информация с телевизионных камер оптического блока в виде электрических сигналов поступает на плату ввода изображений блока управления для регистрации после поступления сигнала с датчика вспышки на соответствующий вход блока управления от артиллерийского выстрела или команды оператора. Сопровождение боеприпаса возможно оператором, который осуществляет визуальное наблюдение на экране монитора, используя возможности телевизионных камер с разными полями зрения, применяя манипулятор. Сопровождение может осуществляться программными средствами при подаче сигнала синхронизации. Предложенная конструкция устройства мобильна, имеет незначительное время на развертывание, обладает необходимой жесткостью, позволяет осуществлять слежение за боеприпасом с достаточной скоростью и точностью, содержит элементы, обеспечивающие получение информации в цифровом виде.

Устройство для определения угловых координат, содержащее неподвижное основание, горизонтирующее устройство с тремя винтами, уровень, вертикальную осевую систему, горизонтальную осевую систему с подвижной осью, первый и второй кожухи, приводы вращения для осевых систем, отсчетные узлы для осевых систем, подставку, оптические приборы, отличающееся тем, что введена станина, выполненная в виде прямой четырехугольной призмы с нижней горизонтальной плитой, уступом на ее верхней части с цилиндрической наружной поверхностью, на котором размещена верхняя горизонтальная плита станины с формой равнобедренного треугольника, центральным сквозным цилиндрическим отверстием и сквозными цилиндрическими отверстиями, выполненными при его вершинах на окружности с заданным радиусом с одинаковым шагом, и центральным сквозным цилиндрическим ступенчатым отверстием, неподвижное основание выполнено в виде цилиндра с выступом на нижнем конце, тремя глухими отверстиями на его нижнем торце соосными сквозным цилиндрическим отверстиям верхней горизонтальной плиты, центральным сквозным ступенчатым цилиндрическим отверстием, и с крышкой на верхнем торце с центральным сквозным цилиндрическим отверстием, и размещено над станиной на подъемных винтах горизонтирующего устройства, стержни которых выполнены с резьбой на одном конце и ручкой на другом конце, а их безрезьбовая часть размещена во втулке подъемного винта, выполненной металлической, с наружной резьбой, поверхностью в виде полусферы на ее конце, прилегающем к резьбовому концу стержня подъемного винта, и ручкой, закрепленной на другом конце, концы стержней подъемных винтов закреплены в глухих отверстиях неподвижного основания с плавающими гайками, а втулки подъемных винтов - в сквозных отверстиях на верхней горизонтальной плите станины, оптические приборы выполнены в виде датчика вспышки и двух цифровых телекамер, размещены друг над другом в корпусе с выступающей съемной задней стенкой, их объективы - на его передней стенке, подставка содержит горизонтальную часть и вертикальную часть со сквозным отверстием, ось вертикальной осевой системы выполнена подвижной, ось каждой осевой системы выполнена в виде полого вала со ступенчатой наружной поверхностью, одна часть каждого вала осевой системы, включающая его конец, с двумя подшипниками, канавкой для ограничителя, выполненной между подшипниками, зажимной втулкой размещена во втулке соответствующей осевой системы, выполненной из металла со ступенчатыми осевым отверстием и наружной поверхностью, втулка вертикальной осевой системы, размещенная внутри соосных центральных сквозных цилиндрических ступенчатых отверстии станины и неподвижного основания, закреплена внутри неподвижного основания у его нижнего торца, подставка, закрепленная на конце вала вертикальной осевой системы, выступающем за втулку вертикальной осевой системы, размещена над крышкой неподвижного основания, втулка горизонтальной осевой системы, проходящая через сквозное отверстие вертикальной части подставки, размещена в первом кожухе за внешней стороной вертикальной части подставки, а за внутренней стороной вертикальной части подставки - во втором кожухе, который выполнен в виде цилиндра с крышкой на одном его торце, имеющих центральное сквозное цилиндрическое ступенчатое отверстие у цилиндра и центральное сквозное цилиндрическое отверстие у крышки, и закреплена внутри второго кожуха у его другого торца, закрепленного на вертикальной части подставки, корпус с оптическими приборами, закрепленный на конце вала горизонтальной осевой системы, выступающем за втулку горизонтальной осевой системы, размещен за крышкой второго кожуха, каждый привод вращения для осевой системы выполнен в виде одного моментного двигателя, содержащего статор и ротор, ротор каждого моментного двигателя закреплен на части вала соответствующей осевой системы, выступающей за втулку осевой системы, а статор моментного двигателя для вертикальной осевой системы закреплен на верхнем торце с крышкой неподвижного основания, статор моментного двигателя для горизонтальной осевой системы закреплен на втором кожухе у его торца с крышкой, каждый отсчетный узел для осевой системы выполнен в виде индукционного преобразователя угла, содержащего статор и ротор, ротор каждого индукционного преобразователя угла закреплен на конце вала соответствующей осевой системы, размещенном во втулке осевой системы, а каждый статор индукционного преобразователя угла закреплен на втулке соответствующей осевой системы.