Короткодуговая ксеноновая лампа для устройства оптико-электронного противодействия

Полезная модель относится к газоразрядным источникам оптического излучения, которые используются в устройствах оптико-электронного противодействия высокоточному ракетному оружию с оптико-электронной системой наведения инфракрасного диапазона. Особенность конструкции заявляемой короткодуговой лампы состоит в том, что ее колба выполнена прямой трубчатой из бесцветного лейкосапфира и для обеспечения наибольшей яркости имеет место следующее соотношение диаметра разрядной камеры лампы (D), ее длины (L) и расстояния между вершинами электродов (H):

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к ксеноновым импульсным газоразрядным лампам с короткой дугой, которые используются в качестве излучающего элемента в устройствах оптико-электронного противодействия, например в устройствах активной защиты объектов бронетанковой техники от противотанковых управляемых ракет (ПТУР) с инфракрасным (ИК) трассером.

Противодействие ПТУР осуществляется путем введения в оптико-электронный канал обратной связи системы управления ПТУР активной помехи в виде импульсного некогерентного ИК излучения. Устройство оптико-электронного противодействия по существу представляет собой световой прибор прожекторного типа, причем используемый в нем излучающий элемент, световой центр которого совмещен с фокусом зеркального отражателя, выполнен в виде короткодуговой ксеноновой лампы, в которой электрическая энергия преобразуется в ИК излучение при прохождении электрического тока через плазмообразующую среду - инертный газ ксенон.

Известен излучающий элемент в виде короткодуговой ксеноновой лампы [1],которая используется в устройстве оптико-электронного противодействия ТШУ-1-7 [2]. Лампа снабжена кварцевой оболочкой, имеющей в зоне разрядного промежутка шаровую форму. Недостаток этой лампы заключается в том, что спектральный диапазон пропускания кварца в ИК области не превосходит 4,2 мкм и, следовательно, подавление ПТУР, у которых спектр излучения трассеров соответствует диапазону ИК излучения от 4,2 до 5,5 мкм, устройством с излучающим элементом такого типа - невозможно.

Известна разрядная лампа сверхвысокого давления с колбой в виде прямого цилиндра, изготовленного из прозрачного сапфира (бесцветного лейкосапфира, что по существу одно и то же в соответствии с установившейся в настоящее время терминологией), разрядная полость которой заполнена газом [3]. Такая лампа, выбранная в качестве прототипа, при использовании ксенона в качестве плазмообразующей среды, обеспечивает излучение в ИК области до 6 мкм, т.е. позволяет получить излучение, основные характеристики которого (спектральный состав, пиковая сила излучения) соответствует требованиям к излучению активной помехи для эффективного оптико-электронного противодействия ПТУР с ИК трассером.

Известно, что для эффективного функционирования устройства прожекторного типа, когда световой центр излучающего элемента совмещен с фокусом зеркального отражателя, требуется чтобы светящий объем излучающего элемента был минимальным и обладал максимальной яркостью [4]. На практике это условие обеспечивается, как правило, за счет использования лампы с коротким дуговым разрядом, снабженной катодом, рабочая часть которого со стороны разряда представляет собой конус.

Цель заявляемой полезной модели состоит в том, чтобы обеспечить максимальную световую эффективность лампы путем уменьшения затемняющего эффекта герметизирующими элементами электродных узлов, свойственного газоразрядным лампам с прямой трубчатой колбой, при сохранении существующей геометрии рабочей части электродов (в первую очередь катода).

В заявляемом решении поставленная цель достигнута оптимизацией основных конструктивных параметров прямой трубчатой колбы лампы.

Заявляемая короткодуговая ксеноновая лампа для устройства оптико-электронного противодействия, как и лампа, выбранная в качестве прототипа, снабжена разрядной камерой, образованной в пределах прямой трубчатой колбы из бесцветного лейкосапфира, в которой герметично установлены электродные узлы, причем рабочая часть электрода по крайней мере одного из электродных узлов со стороны разряда представляет собой конус.

Отличие от прототипа состоит в том, что диаметр разрядной камеры (D), ее длина (L) и расстояние между вершинами электродов (Н) связаны соотношением:

На фиг.1 приведено схематическое изображение варианта конкретного исполнения заявляемой короткодуговой ксеноновой лампы для устройства оптико-электронного противодействия.

Короткодуговая ксеноновая лампа снабжена выполненной из бесцветного лейкосапфира прямой трубчатой колбой 1, в которой герметично установлены электродные узлы, электроды которых - катод 2 и анод 3 - размещены вдоль оси колбы 1. Рабочие части электродов 2 и 3 со стороны разряда в данном конкретном случае представляют собой конуса, причем угол конической части рабочего конца катода 2 меньше угла конической части рабочего конца анода 3. Разрядная камера образована в пределах колбы лампы герметично установленными в ней электродными узлами (катода 2 и анода 3). Диаметр разрядной камеры лампы равен внутреннему диаметру колбы 1, а длина - расстоянию между герметичными соединениями электродных узлов катода 2 и анода 3 с колбой 1 по части ее внутренней поверхности в зоне торцов.

Диаметр разрядной камеры (D) и ее длина (L) выбраны таким образом, чтобы свести к минимуму потери излучения разряда, световой центр которого совмещен с вершиной катода 2. Таким образом:

где

Н - расстояние между вершинами электродов 2 и 3,

- угол конической части рабочего конца катода 2.

Как установлено в работе [5], наибольшая яркость разряда имеет место, если угол конической части рабочего конца катода 2 составляет от 30 до 45°.

На основании вышеизложенного наибольшая яркость короткодуговой лампы с прямой трубчатой колбой 1 имеет место при следующих соотношениях диаметра разрядной камеры (D) лампы, ее длины (L) и расстояния между вершинами электродов 2 и 3 (Н):

Экспериментальная проверка подтвердила, что заявляемая конструкция полностью соответствует требованиям по эксплуатации короткодуговой ксеноновой лампы в качестве источника излучения устройства оптико-электронного противодействия для защиты объектов бронетанковой техники от ПТУР с ИК трассером.

Исследования проводились на экспериментальных образцах ламп мощностью 800 Вт (поскольку, как следует из [6] эта мощность необходима для создания требуемой интенсивности помехового излучения), с катодами, угол конической части рабочего конца которых () составляет 30 и 45° при типичной для такого типа ламп величине межэлектродного расстояния (Н)- 1,0 мм. Исследования проводились при различных соотношениях величин длины (L) и диметра (D) разрядной камеры в «холодном» состоянии. По методике, описанной в [7] определялась среднегабаритная яркость светящего тела дугового разряда. Изменение диаметра и длины разрядной камеры контролировалось на часовом проекторе с 10-кратным увеличением с точностью ±0,01 мм. Влияние на яркость светящего тела дуги габаритов разрядной камеры представлено в таблице.

, град	Н, мм	D, мм	L, мм	D/(L-Н)	Яркость, Мкд/м 2
30	1,0	11	52	0,22	1580
42	0,27	1820
32	0,35	1850
28	0,41	1830
25	0,46	1645

Из представленных в таблице данных следует, что максимальная яркость имеет место при соотношении величин

Короткодуговая ксеноновая лампа в соответствии с заявляемым решением разработана для серийного производства с использованием типовых технологий и стандартного оборудования.

Литература:

1. Лампа ДКсМБ 35М, КПАШ 433223.019 ТУ.

2. Устройство ТШУ-1-7, ЮЩ 2431.000 ТУ.

3. Япония, заявка 63-29932, МКИ: Н01J 61/62, публ. 15.06.1988, 7-749

4. Импульсные источники света./ И.С.Маршак, А.С.Дойников, В.П.Жильцов и др. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергия, 1978. - 472 с.

5. Ковалевский В.Е., Торгоненко В.А. Влияние конструкции на яркость короткодуговой ксеноновой лампы //Светотехника. - 1990. - 5. - С.17-19.

6. Патент РФ 2102653 «Осветительное устройство башенной артиллерийской установки», 20.01.98. Бюл.2.

7. Ковалевский В.Е., Торганенко В.А., Оптимизация осветителей с ксеноновыми лампами // Светотехника, 1990, 3, с.4-5

Короткодуговая ксеноновая лампа для устройства оптико-электронного противодействия с разрядной камерой, образованной в пределах прямой трубчатой колбы из бесцветного лейкосапфира, в которой герметично установлены электродные узлы, причем рабочая часть электрода по крайней мере одного из электродных узлов со стороны разряда представляет собой конус, отличающаяся тем, что диаметр разрядной камеры, ее длина и расстояние между вершинами электродов связаны соотношением:

,

где D - диаметр разрядной камеры,

L - длина разрядной камеры,

Н - расстояние между вершинами электродов.