Прибор для выверки оборудования и прицела пушки

Предложен прибор для выверки пушки с прицелом.

Прибор содержит хвостовик для базирования прибора в канале ствола пушки и телескопическую систему с объективом, прямоугольной призмой с крышей, окуляром с диоптрийной настройкой и расположенной в фокальной плоскости окуляра сеткой, механизм перемещения сетки в плоскости перпендикулярной оптической оси телескопической системы независимо в двух взаимно перпендикулярных направлениях с устройством стопорения, причем телескопическая система установлена на хвостовике неподвижно. Телескопическая система может быть снабжена механизмом фокусировки объектива и выполнена с вынесенной головной призмой (прямоугольная призма с крышей расположена перед объективом). Использование предлагаемого технического решения дает возможность создания прибора выверки с улучшенными по сравнению с прототипом точностными, надежностными и эксплуатационными характеристиками. При этом достигнуто: а) обеспечение в процессе эксплуатации, обслуживания и хранения прибора несбиваемости положения визирной оси прибора относительно продольной оси хвостовика (т.е. относительно канала ствола пушки при выверке) при механических воздействиях на прибор (при его падении и случайных ударах по нему) за счет: - исключения из конструкции прибора устройства, обеспечивающего разворот всей телескопической системы относительно хвостовика - узла выставки визирной оси на основе шаровой опоры; - замены его на устройство, встроенное внутрь телескопической системы (защищенное от внешних механических воздействий корпусом прибора) - механизм, осуществляющий перемещение оптической сетки прибора в двух взаимно перпендикулярных направления в плоскости перпендикулярной оптической оси с устройством стопорения в выставленном положении; - неподвижного, жесткого крепления телескопической системы к хвостовику прибора; б) упрощение и ускорение отладки прибора - процесса выставки визирной оси прибора относительно продольной оси хвостовика путем обеспечения независимого наведения визирной оси в двух (горизонтальной и вертикальной) плоскостях с помощью механизма перемещения сетки прибора перпендикулярно его оптической оси; в) обеспечение возможности проведения выверки пушки с прицелом в условиях ограниченного пространства, например, в цехе, парке, боксе и т.п. (на любой дистанции установки выверочной мишени от среза ствола пушки) путем введения в конструкцию прибора механизма фокусировки объектива (телескопическая система прототипа сфокусирована только на дальность 100 м); г) повышения точности наведения визирной оси прибора на визирный знак выверочной мишени при выверке пушки за счет устранения параллакса между изображением цели и оптической сеткой прибора при настройке прибора на резкое видение цели с помощью механизма фокусировки объектива телескопической системы за счет высокой чувствительности глаза натренированного оператора (у прототипа механизм фокусировки отсутствует, при этом допустимый параллакс составляет 40 угловых секунд); д) повышение комфортности работы оператора и точности наведения визирной оси за счет повышения качества изображения (повышения разрешающей способности прибора) путем использования технического решения с вынесенной головной призмой, когда призма расположена перед объективом в параллельном ходе лучей (призма, работающая в параллельном ходе лучей, не вносит аберраций (искажений) изображения в отличие от призмы, расположенной в сходящемся пучке лучей за объективом как в прототипе).

Заявляемое техническое решение относится к приборам для подготовки артиллерийских орудий, преимущественно танковых пушек, к стрельбе в ходе реализации так называемого бесстрельбового метода приведения танковых пушек к нормальному бою (Новые методы и средства инструментальной и технической подготовки комплексов РАВ танков к стрельбе: учебное пособие./ Под общ. ред. канд. техн. наук В.П.Близгарева. - М.: Военная академия бронетанковых войск им. Р.Я.Малиновского, 1997. - 51 с.)

Более конкретно заявляемое техническое решение относится к оптическим устройствам для контроля и установки оси канала ствола пушки относительно заданного положения оптической оси визирного канала прицела.

Известны два прибора выверки пушки: УПВ-83 (Прибор выверки УПВ-83. Паспорт 00341-75-0001ПС.- СПб.: ОАО «ВНИИТрансмаш», 1993.) и УПВ-125-01 (Прибор выверки УПВ-125-01. Паспорт 55-432-Сб0-01ПС.-СПб.: ОАО «ВНИИТрансмаш», 2006.), предназначенные для согласования линии прицеливания и оси канала ствола пушки.

Оба прибора выполнены по одной принципиальной оптической схеме с изломом оптической оси на 90°, но состоят из разных оптических элементов (объективов и окуляров) и имеют соответственно разные характеристики (видимое увеличение, разрешающую способность, среднеквадратическую погрешность измерения и т.п.).

Оба прибора сфокусированы на конкретное расстояние 100 м (дальность установки щита с выверочной мишенью).

Модернизированный прибор УПВ-125-01, имеющий более предпочтительные характеристики (более высокую разрешающую способность), выбран в качестве прототипа заявляемого технического решения.

Прибор УПВ-125-01 представляет собой оптико-механическое устройство, состоящее из телескопической системы (зрительной трубы), в корпусе которой расположены элементы оптической схемы, хвостовика и узла выставки визирной оси прибора.

Оптическая схема телескопической системы представляет собой монокулярную систему с изломом оптической оси, состоящую из объектива, прямоугольной призмы с крышей АкР-90°, оптической сетки и окуляра.

Объектив предназначен для построения изображения рассматриваемых предметов (визирного знака выверочной мишени, устанавливаемой на расстоянии 100 м от дульного среза пушки или удаленной точки на местности) в плоскости сетки, находящейся в фокальной плоскости окуляра.

Окуляр прибора имеет диоптрийную настройку.

Призма АкР-90° служит для изменения хода лучей на 90° и обеспечивает возможность наблюдения сбоку от прибора. При этом визирование идет в направлении от хвостовика. Крыша, нанесенная на призму, обеспечивает получение прибором прямого изображения.

Хвостовик прибора предназначен для базирования прибора в дульной части канала ствола пушки. Базирование осуществляется с помощью двух комплектов из трех центрирующих планок, причем одна из трех планок подпружинена. При этом телескопическая система с окуляром находятся снаружи у дульного среза пушки.

Телескопическая система прототипа выполнена с возможностью ее поворота относительно хвостовика прибора с помощью узла выставки визирной оси. Данный узел выставки визирной оси прибора, предназначенный для обеспечения взаимного ориентирования (соосности) визирной оси телескопической системы и продольной оси хвостовика, представляет из себя механическое устройство, выполненное в виде шаровой опоры с возможностью поворота всей телескопической системы в двух плоскостях с помощью двух пар винтов относительно хвостовика.

Наблюдая в окуляр, оператор осуществляет наведение (совмещение) перекрестия сетки на изображение визирного знака (удаленной точки), проводит операции по определению положения канала ствола пушки в пространстве (разворот прибора вокруг оси хвостовика в канале ствола на 180°, располовинивание отклонения визирной оси прибора при развороте), наводит ось канала ствола на изображение визирного знака (удаленной точки) и проводит выверку прицела с пушкой.

Недостатком узла выставки визирной оси прибора на основе шаровых опор является сбивание визирной оси прибора при небрежном отношении с прибором (при случайных ударах по прибору или его падении) и сложность проведения выставки визирной оси, т.к. направления регулировочных движений шаровой опоры взаимозависимы друг от друга.

Кроме того, опыт практической эксплуатации прибора УПВ-125-01 показал, что использование узла выставки параллельности визирной оси прибора и оси хвостовика на основе шаровой опоры приводит к необходимости его периодической поднастройки, что связано с недостаточной жесткостью фланцев опоры, обеспечивающих стягивание телескопической системы и хвостовика.

Усиление фланцев ведет к увеличению веса прибора, что неприемлемо из-за весовых ограничений вследствие дополнительного изгиба ствола и появлению систематической ошибки выверки пушки. Периодическая поднастройка прибора требует наличия дополнительного оборудования - контрольной втулки, выполненной с высокой точностью, приспособлений для ее надежного жесткого крепления, а также высокой квалификации персонала.

Основной целью заявляемого технического решения является устранение описанного недостатка прототипа, а именно устранение сбиваемости визирной оси прибора относительно оси хвостовика в процессе эксплуатации прибора выверки.

Заявляемый прибор для выверки пушки отличается тем, что по сравнению с прототипом - прибором УПВ-125-01 телескопическая система (зрительная труба) крепится неподвижно к хвостовику, а узел выставки визирной оси заменен на механизм перемещения сетки прибора в двух взаимно перпендикулярных направлениях (например, по горизонтали и по вертикали) в плоскости перпендикулярной оптической оси прибора. Кроме того механизм перемещения сетки снабжен устройством стопорения сетки в выставленном положении.

Устройство заявляемого прибора поясняется рисунком на фигуре 1.

Представленное на фигуре 1 техническое решение содержит телескопическую систему 1, включающую в себя объектив 2, окуляр 3 с диоптрийной настройкой, расположенную в фокальной плоскости окуляра 3 сетку 4, прямоугольную призму с крышей АкР-90° 5, механизм перемещения сетки 6 и хвостовик 7.

При этом телескопическая система 1 крепится к хвостовику 7 неподвижно без поворотного промежуточного звена - шаровой опоры и поэтому становится менее чувствительной к механическим воздействиям.

Выставка визирной оси прибора (обеспечение максимально допустимого рассогласования визирной оси прибора и продольной оси хвостовика 7 при проведении выверки пушки) при этом осуществляется путем перемещения оптического компонента (перекрестия сетки 4) телескопической системы 1 независимо в двух взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости перпендикулярной оптической оси телескопической системы с помощью механического устройства.

Механизм перемещения сетки 6 имеет устройство стопорения в выставленном положении (на фигуре 1 не показан). Выставленная и застопоренная сетка 4 защищена от внешних механических воздействий, т.к. расположена внутри корпуса прибора.

Начальные допустимые величины рассогласования визирной оси прибора и продольной оси хвостовика при неподвижной установке телескопической системы на хвостовике прибора определяются по формулам

;

,

где ₁, ₂ - углы рассогласования визирной оси телескопической системы и оси хвостовика в двух взаимно перпендикулярных направлениях;

С₁, C₂ - величины перемещения сетки телескопической системы в двух взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости перпендикулярной оптической оси;

f^I_об - фокусное расстояние объектива телескопической системы.

Данная возможность проведения выставки визирной оси независимо в двух плоскостях (горизонтальной и вертикальной) существенно упрощает и убыстряет проведение данной операции при настройке прибора.

Для удобства проведения выверки пушки с прицелом в условиях ограниченного пространства, например, при работах в парке, цехе, заявляемое решение может быть снабжено механизмом фокусировки 8 (см. фигуру 2), которое позволит проводить выверку при установке выверочной мишени не только на фиксированном расстоянии 100 м, но и на других дальностях, например, 50 или 25 м с соответствующим перерасчетом размеров (пропорциональным уменьшением при уменьшении дистанции) элементов выверенной мишени (их взаимного расположения и толщин штрихов).

Кроме того, с помощью механизма фокусировки объектива телескопической системы при настройке прибора натренированным оператором на резкое видение цели (знака на выверенной мишени) возможно устранение параллакса между изображением цели и оптической сеткой прибора (у прибора, сфокусированного как у прототипа на одну конкретную дальность, присутствует остаточный параллакс), что повышает точность наведения визирной оси прибора на визирный знак выверочной мишени при выверке пушки.

Предлагаемое техническое решение может быть выполнено в виде телескопической системы 1 с вынесенной головной призмой 5 (см. фигуру 3), когда прямоугольная призма с крышей 5 устанавливается не внутри телескопической системы 1 в сходящемся пучке лучей, а расположена перед объективом 2 в параллельном ходе лучей, что обеспечивает получение менее искаженного, более качественного с точки зрения аберраций изображения (Справочник конструктора оптико-механических приборов./ Под общей редакцией В.А.Панова, - Л.: Машиностроение, 1980. - 742 с.).

Кроме того, данное решение позволяет использовать в конструкции прибора выверки в качестве телескопической системы готовые телескопические зрительные трубки типа Кеплера.

В обобщенном виде положительный технический результат использования предлагаемого технического решения состоит в возможности создания прибора выверки с улучшенными по сравнению с прототипом точностными, надежностными и эксплуатационными характеристиками. При этом достигнуто:

а) обеспечение в процессе эксплуатации, обслуживания и хранения прибора несбиваемости положения визирной оси прибора относительно продольной оси хвостовика (т.е. относительно канала ствола пушки при выверке) при механических воздействиях на прибор (при его падении и случайных ударах по нему) за счет:

- исключения из конструкции прибора устройства, обеспечивающего разворот всей телескопической системы относительно хвостовика - узла выставки визирной оси на основе шаровой опоры;

- замены его на устройство, встроенное внутрь телескопической системы (защищенное от внешних механических воздействий корпусом прибора) - механизм, осуществляющий перемещение оптической сетки прибора в двух взаимно перпендикулярных направления в плоскости перпендикулярной оптической оси с устройством стопорения в выставленном положении;

- неподвижного, жесткого крепления телескопической системы к хвостовику прибора;

б) упрощение и ускорение отладки прибора - процесса выставки визирной оси прибора относительно продольной оси хвостовика путем обеспечения независимого наведения визирной оси в двух (горизонтальной и вертикальной) плоскостях с помощью механизма перемещения сетки прибора перпендикулярно его оптической оси;

в) обеспечение возможности проведения выверки пушки с прицелом в условиях ограниченного пространства, например, в цехе, парке, боксе и т.п. (на любой дистанции установки выверочной мишени от среза ствола пушки) путем введения в конструкцию прибора механизма фокусировки объектива (телескопическая система прототипа сфокусирована только на дальность 100 м);

г) повышения точности наведения визирной оси прибора на визирный знак выверочной мишени при выверке пушки за счет устранения параллакса между изображением цели и оптической сеткой прибора при настройке прибора на резкое видение цели с помощью механизма фокусировки объектива телескопической системы за счет высокой чувствительности глаза натренированного оператора (у прототипа механизм фокусировки отсутствует, при этом допустимый параллакс составляет 40 угловых секунд);

д) повышение комфортности работы оператора и точности наведения визирной оси за счет повышения качества изображения (повышения разрешающей способности прибора) путем использования технического решения с вынесенной головной призмой, когда призма расположена перед объективом в параллельном ходе лучей (призма, работающая в параллельном ходе лучей, не вносит аберраций (искажений) изображения в отличие от призмы, расположенной в сходящемся пучке лучей за объективом как в прототипе).

При практической реализации прибора могут быть использованы следующие технические решения:

- в качестве составных частей телескопической системы могут быть использованы элементы телескопической системы (зрительной трубы) прототипа - серийного прибора УПВ-125-01 (объектив, прямоугольная призма с крышей и окуляр с диоптрийной настройкой);

- в качестве хвостовика можно использовать доработанный для жесткого крепления телескопической системы штатный хвостовик прототипа;

- в качестве механизма фокусировки могут быть использованы механизмы фокусировки уже выпускаемых оптических приборов или применен готовый объектив с внешней (перемещение всего объектива целиком) или внутренней (перемещение элемента объектива) фокусировкой;

- в качестве механизма перемещения сетки можно использовать винтовой механизм перемещения прицельной сетки серийных винтовочных или охотничьих прицелов;

- головное расположение призмы позволит использовать в конструкции прибора готовые телескопические системы типа Кеплера, например, визирные трубки теодолитов, диоптрийную трубку измерительной оптической скамьи и т.п.

При использовании предлагаемое техническое решение работает следующим образом (см. фигуры 1,2 и 3).

При выверке пушки и прицела хвостовик 6 прибора устанавливают в канал ствола пушки (на фигуре 1 не показан) со стороны дульного среза. Прибор направляют на выверочную мишень (удаленную точку - резко выделенный на местности удаленный предмет, например, на одиноко стоящее дерево, заводскую трубу и т.п.). Изображение визирного знака выверенной мишени (удаленной точки) поступает в объектив 2 телескопической системы 1 и наблюдается оператором через окуляр 3 совместно с изображением сетки 4. Предварительно оператор с помощью диоптрийной настройки окуляра 3 обеспечивает резкое видение сетки 4 прибора и изображения визирного знака выверочной мишени (удаленной точки).

Наблюдая в окуляр 3, оператор осуществляет наведение (совмещение) перекрестия сетки 4 на изображение визирного знака выверочной мишени (удаленной точки), проводит операции по определению положения оси канала ствола пушки в пространстве (разворот прибора вокруг оси хвостовика в канале ствола пушки на 180°, располовинивание отклонения визирной оси прибора при развороте), наводит ось канала ствола на изображение визирного знака (удаленной точки) и проводит операции выверки прицела с пушкой.

В варианте технического решения с механизмом фокусировки 8 объектива 2 телескопической системы 1 (см. фигуру 2) оператор, кроме настройки на резкое изображение сетки 4 с помощью диоптрийной настройки окуляра 3, добивается получения резкого изображения визирного знака выверочной мишени с помощью механизма фокусировки 8 для данного конкретного расстояния от прибора до выверочной мишени.

1. Прибор для выверки пушки, содержащий хвостовик для базирования прибора в канале ствола пушки и телескопическую систему с объективом, прямоугольной призмой с крышей, окуляром с диоптрийной настройкой и расположенной в фокальной плоскости окуляра сеткой, отличающийся тем, что имеется механизм перемещения сетки в плоскости, перпендикулярной оптической оси телескопической системы, независимо в двух взаимно перпендикулярных направлениях с устройством стопорения, причем телескопическая система установлена на хвостовике неподвижно, таким образом, что углы рассогласования визирной оси телескопической системы и оси хвостовика не превышают величин, определяемых формулами

;

,

где ₁, ₂ - углы рассогласования визирной оси телескопической системы и оси хвостовика в двух взаимно перпендикулярных направлениях;

С₁, С₂ - величины перемещения сетки телескопической системы в двух взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости перпендикулярной оптической оси;

- фокусное расстояние объектива телескопической системы.

2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что телескопическая система снабжена механизмом фокусировки объектива.

3. Прибор по пп.1 и/или 2, отличающийся тем, что прямоугольная призма с крышей расположена перед объективом.