外接跟踪式激光收发机的制作方法

本发明公开了一种外接跟踪式激光收发机装置，属于军用激光模拟训练系统的技术领域，尤其涉及用于对抗激光交战演习中带有火控系统的重武器激光发射。

背景技术：

在坦克等装甲重武器中，射击用的瞄准镜大都是具有自动跟踪稳定功能的火控系统。火控系统中的陀螺稳定光学组件，具有瞄准线稳定的功能，即无论坦克如何行进晃动，光学瞄准线（瞄准点）可以压住目标不乱跳晃动，而且还通过弹道计算机将火炮的弹着点实时调整到瞄准点上。因此坦克内的射手不仅可以看到稳定瞄准点和目标，而且炮弹能自动落到该瞄准点上，即“指哪打那”，射手所要做的就是操作好瞄准点，时刻对准目标即可，炮弹就能准确落到瞄准点对准的目标上。

在对抗性演习训练用中，使用激光发射替代实弹进行交战训练。对于带有火控系统重武器激光发射机，以往大多数的安装方式是夹持在炮管上或放置于炮管内，使用前需要将瞄准镜的瞄线与激光发射轴线进行校准才可以使用。如果校准不够精确或因为磕碰、振动，使瞄准镜瞄线和激光发射光轴的校准状态破坏，则会导致激光偏离瞄准点，只有进行重新校准才能够继续使用。且对激光发射机校准还需要借助辅助工装或特定的目标物才能完成，不便于现场修正校准状态。仅仅依靠初始校准仅能保证静态射击条件下的命中准确性，也即需要停止前进后再瞄准射击；但在动态射击过程中，火控系统对瞄准点进行实时修正是稳定的，而武器炮管有晃动，其姿态变化使得激光光斑无法与瞄准点同步，必然会导致激光与当前瞄准点发生偏离，致使无法准确命中目标，使训练效果大打折扣。

因此，对于以往重武器激光发射机，存在如下缺点：

1、安装方式为夹持在炮管上，易受磕碰；

2、使用前需进行静态校准，对校准精度要求高；

3、校准状态易破坏，需重新校准，校准方式复杂；

4、动态射击过程中，激光命中点与瞄点偏离晃动，无法进行射击训练。

如何解决上述激光命中点与瞄准点无法同步的问题，避免繁琐的激光校准过程，方便使用者操作，成为了有待解决的问题。

技术实现要素：

针对现有重武器激光发射机存在的上述缺点，本发明的目的包括：

1、通过自动跟踪的方式替代人工校准，即使发生偏离也可以自动恢复校准状态；

2、在动态射击条件下，激光命中点依然与瞄点保持一致；

3、减少人工操作，降低对使用者要求。

为此，本发明设计的技术方法是：找到火控系统瞄准线的空间方向，按此方向发射对抗交战激光，即可实现“指哪打哪”的效果。装甲重武器的火控系统都为封闭的结构形式，本发明装置套接固定在火控系统向外观察的窗口外侧，实时监测火控系统的瞄准线方向，通过两维跟踪电机实时控制激光发射轴线与之保持平行，此时发射的激光束将准确地打在所瞄准的目标上。

本装置采用分光光路设计，不影响射手正常的观察瞄准，只是从此主光路中分出一小部分光，用于实时监测瞄准线方向。

具体的，本发明的技术方案为：一种外接跟踪式激光收发机，包括夹具、壳体、组合式激光收发镜筒、跟踪调节机构，在所述壳体内设置跟踪调节机构及组合式激光收发镜筒，所述夹具为组合式夹具，夹具将壳体固定在火控瞄准镜外壳上；

所述组合式激光收发镜筒由激光接收镜筒和激光发射镜筒组成，在所述壳体内设置激光发射镜筒与激光接收镜筒，所述激光接收镜筒包括转折镜筒、聚焦镜筒和位置传感器，所述激光发射镜筒包括激光器和准直镜筒，所述聚焦镜筒光轴与激光发射镜筒光轴预置平行，所述位置传感器设置在聚焦镜筒后侧且位置传感器位于聚焦镜筒光学焦平面上；

所述跟踪调节机构与组合式激光收发镜筒连接，跟踪调节机构通过反馈电路加以控制。

进一步的，还包括指示光激光器及透反镜，指示光激光器设置在坦克瞄准目镜的下方，透反镜预置在瞄准镜目镜前端将指示激光以同轴方式耦合进瞄准镜光路。

所述转折镜筒包含平面反射镜与直角屋脊棱镜，所述直角屋脊棱镜对准所述聚焦镜筒，所述位置传感器位于聚焦镜筒的光学焦平面上，所述指示激光经聚焦镜筒的聚焦作用在位置传感器表面形成聚焦点，所述聚焦镜筒光轴穿过位置传感器中心，所述转折镜筒将瞄线方向平行转入所述组合式激光收发镜筒。所述转折镜筒自上而下延伸并位于瞄准镜观察窗口前端，所述转折镜筒的平面反射镜为一片镀有部分反射膜的平面反射镜。

跟踪调节机构由水平电机、垂直电机、水平电磁制动器、垂直电磁制动器、水平转轴、垂直转轴、旋转框架、反馈电路组成，垂直电机一端与组合式激光收发镜筒螺接，一端与旋转框架右侧螺接，垂直转轴一端与组合式激光收发镜筒螺接，另一端穿过垂直电磁制动器，并与旋转框架左侧轴接，垂直电磁制动器与旋转框架左侧边螺接，旋转框架上下分别与水平转轴螺接，下方水平转轴与壳体轴接，上方水平转轴穿过水平电磁制动器，并与水平电机螺接，水平电磁制动器与壳体上方螺接，水平电机与壳体顶罩螺接，跟踪调节机构带动组合式激光收发镜筒进行二维转动，实时跟踪瞄线并指向目标。

本发明的有益效果是：外接跟踪式激光收发机避免了繁琐的人工校准过程，能够实时完成瞄线跟踪并与瞄线同向发射激光，无论静态射击还是动态射击过程中，能够始终维持交战激光命中点与瞄点的重合关系，操作简单，安装方便。

附图说明

图1-图3是车体摆动时瞄点与炮弹落点关系示意图；

图4是本发明指示激光示意图；

图5是本发明总体安装效果示意图；

图6是本发明光路关系示意图；

图7是本发明反馈跟踪扫描机构示意图；

图8是本发明垂直电机下摆效果示意图；

图9是本发明垂直电机上摆效果示意图；

图10是本发明水平电机摆动效果示意图；

图11是本发明本发明反馈跟踪扫描机构上摆跟随效果示意图；

图12是本发明本发明反馈跟踪扫描机构下摆跟随效果示意图；

图13-图15是本发明最终命中效果示意图。

图中标号：

1-坦克；2-弹道；3-瞄线；4-命中点；5-瞄点；6-炮手；7-透反镜；8-指示光激光器；9-坦克瞄准系统；10-指示激光；11-火控瞄准镜外壳；12-夹具；13-外接跟踪式激光收发机；14-组合式激光收发镜筒；15-激光接收镜筒；16-激光发射镜筒；17-聚焦镜筒光轴；18-激光发射镜筒光轴；19-转折镜筒；20-聚焦镜筒；21-位置传感器；22-交战激光；23-水平电机；24-水平电磁制动器；25-旋转支架；26-垂直电机；27-垂直电磁制动器；28-指示激光聚焦光点。

具体实施方式

参照附图1～15，对本发明做进一步的详细说明：

如图1-图3所示，所述坦克1在运动中实弹射击时，无论车身处于水平或俯仰状态，火控系统的瞄准线能在内部陀螺系统的控制下，始终稳定对准目标，不会跳动或晃动，炮手只要简单操作瞄准线并压住目标即可。火控系统会实时控制火炮，使得弹道终点和瞄准点重合，即炮弹准确落在瞄准点上。在图中，火控系统始终会控制弹道2和瞄线3共同交汇于命中点4上，因此可以认为瞄线3时刻指向命中点4，即瞄点5始终与命中点4在目标物上重合。

如图4所示，双点划线框范围内为坦克自身的火控系统（瞄准镜），为武器的封闭部分，不能打开分解，坦克火控系统具有以下特性：其露出坦克顶部向外观察的光轴，可随着内部的陀螺控制的大反射镜转动而保持稳定指向目标，无论坦克是否为晃动的状态。其光轴瞄线3相对坦克做反向偏转，即坦克车身向下偏转一个角度，瞄线3能立即反向偏转相同角度，因此瞄线能始终指向目标而保持不动。

在本实施例中，在坦克瞄准系统9的目镜处通过侧向反射射入一束参考激光，该激光束经火控系统后射出，由于该光束经过瞄准线完全相同的光路，具有了陀螺稳定的功能，能始终指向目标而不晃动。如图3，在火控系统外部，再安装有外接跟踪式激光收发机13，它包含激光接收镜筒15和激光发射镜筒16，两者为一体且光轴平行，通过水平和垂直两个电机连接到框架上，能进行两维转动。激光接收镜筒能跟踪参考光的光轴方向，并跟随保持和参考光平行，可同时按此方向向目标发射训练用交战激光。从而实现了训练用交战激光和火控系统瞄准线同轴稳定，激光命中点和坦克的命中点相一致的效果。

在坦克瞄准系统9的目镜前预置一块透反镜7，在不遮挡炮手6视线的条件下将指示光激光器8发出的指示激光10以同轴方式耦合进坦克瞄准系统9中，因为是同轴输入，指示激光10时刻与瞄线3保持平行，结合图1可知，指示激光10时刻指向命中点4。

如图5、图6所示，双点划线框内部分为坦克火控系统，与车体为一体。在点亮指示激光10的条件下，将夹具12牢固夹持在火控瞄准镜外壳11上，再将外接跟踪式激光收发机13与夹具12螺接，外接跟踪式激光收发机13可沿夹具12滑动微调，使指示激光10能够被组合式激光收发镜筒14接收。组合式激光收发镜筒14包含激光接收镜筒15和激光发射镜筒16，所述激光接收镜筒15由转折镜筒19、聚焦镜筒20和位置传感器21组成，转折镜筒19可以对指示激光10平行反向转折，位置传感器21位于聚焦镜筒20焦平面上，指示激光10被聚焦至位置传感器21中心，聚焦镜筒光轴17与瞄线4为平行关系。激光发射镜筒光轴18与聚焦镜筒光轴17预置平行，因此交战激光22发射方向始终与聚焦镜筒光轴17保持平行。

如图7所示，跟踪调节机构主要包含水平电机23、水平电磁制动器24、旋转框架25、垂直电机26、垂直电磁制动器27等，其中垂直电机26与组合式激光收发镜筒14螺接，并与旋转框架25螺接，旋转框架25与水平电机23轴接。

由图8、图9、图10可以看出，垂直电机26带动组合式激光收发镜筒14在垂直平面内做扫描运动，水平电机23带动旋转框架25在水平面内做扫描运动，由此实现组合式激光收发镜筒14的二维扫描跟踪。

如图11、图12所示：双点划线框内部分为坦克火控系统，与车体为一体。在左图中，当瞄准线3相对车体做向下偏转时，外接跟踪式激光收发机13的组合式激光收发镜筒14也向下跟着偏转；在右图中，当瞄线3相对车体做向上偏转时，外接跟踪式激光收发机13的组合式激光收发镜筒14就向上跟着偏转。因此通过伺服控制，外接跟踪式激光收发机13的激光发射镜筒轴线18始终和瞄线3保持一致方向。

二维扫描跟踪的结果是：组合式激光收发镜筒14随指示激光10的扫描而运动，指示激光聚焦光点28始终落在位置传感器21中心，聚焦镜筒光轴17始终保持与瞄线3平行，由此实现激光发射镜筒轴线18始终与瞄线3平行。

由图13-图15可见，无论坦克1以何种姿态进行射击，交战激光22始终与瞄线3保持平行状态，即交战激光22始终落在命中点4处上方，其间距为固定的几个厘米。由于几个厘米的间距在几千米的射击距离上很小，在瞄准镜中也完全看不出来，可忽略不计。因此最终效果就是外接跟踪式激光收发射机的激光射击点和火控系统的瞄准点一致，实现了坦克静止或运动中的激光对抗射击。

除上述实施方式外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围中。