火炮参考2.docx

火炮周视瞄准镜的初步设计火炮周视瞄准镜的初步设计周视瞄准镜综述周视瞄准镜是一种比较特殊的潜望式瞄准镜，观察者可以通过它来观察周围环境，而不用直视被观察的物体。在该种周视瞄准镜的前面有一个道威棱镜，转动道威棱镜和顶部棱镜时，保持目镜不动，射击手可以在不改变自己位置的前提下选择不同方位的瞄准点，从而避免了射击手为观察不同方位而不停转动头部引起的头晕恶心。同时，顶部棱镜能绕垂直于主截面的水平轴转动，实现俯仰观察。周视瞄准镜大量用于军事装备。在周视瞄准镜上再增加稳像系统可组成火控瞄准系统，用于炮弹的发射瞄准。火炮周视瞄准镜是配备最多种火炮的一种瞄准镜，广泛用于加农炮、榴弹炮、加榴炮和火箭炮。按观察范围划分，周视瞄准镜可以分为水平半周视和水平全周视。其中，观察范围小于360°的为水平半周视，达到360°的为水平全周视。由于周视瞄准镜采用开普勒式的望远镜，在物镜和目镜之间形成实像，因此可以通过安装分划板，将像与分划板上的刻线进行比较，更加方便地瞄准和测量，给军用带来极大的方便。另外在军用周视瞄准镜中，出瞳距离比较大，便于观察者佩戴防毒面具。为防止射击时撞击头部，有的瞄准镜出瞳距离达到七八十毫米，还要备用软硬适度的眼罩和护额以保证射击手的人身安全。二、光学系统的设计要求视放大率： 物方视场角：出瞳直径： 出瞳距离： 潜望高： 要求成正像光学系统要实现：俯仰瞄准范围 ±18o 水平瞄准范围 360o俯仰和周视中观察位置不变渐晕系数： 三、拟定光学系统的工作原理3.1、光学系统的基本形式：火炮周视瞄准镜用于对远距离目标进行观察和瞄准，因此它本质上是望远镜。望远镜的特点是可以扩大视角，扩大人眼对远距离目标观察的视觉能力；同时物镜的像方焦点与目镜的物方焦点重合，可以将无限远目标成像在无限远，使在使用仪器观察时人眼不至于疲劳。望远镜有两种形式：开普勒望远镜和伽利略望远镜。开普勒望远系统，视放大率，成倒立的像，通常要加入棱镜或透镜式倒像系统。在物镜和目镜之间有中间实像，可以安装分划板，使像和分划板上的刻线进行比较，便于瞄准和测量，特别适合军用。伽利略望远系统，视放大率，成正立的像，不必加入倒像系统。但这种系统物镜的像方焦平面在目镜的后方，系统中无法安装分划板，不适合军用，另外它的视放大率受物镜口径的限制，一般不大，只有2—3倍。由于系统用于对远距离目标进行观察，具有较大的视角放大率，同时利用分划板便于瞄准和测量，因此它必然是一个开普勒望远镜，要使用正光焦度的物镜和目镜。3.2、潜望高的形成：由于系统要求有一定的潜望高度，所以可以采用两个使光轴改变90°的棱镜或平面镜，但平面镜的安装、固定十分困难，而且所镀的反光膜易变质、脱落，还会在反射时造成百分之十左右的光能损失，所以用平面镜进行反射并不理想，而棱镜则可以克服这些缺点，所以采用两个使光轴改变90°的棱镜形成潜望高。考虑到系统的简单易携性，两个棱镜都选用直角棱镜。这样既可以克服较大的光能损失，又便于安装。因此，系统将采用两块直角棱镜。3.3、倒像和俯仰、周视的实现：为了便于观察，系统应成正像，所以必须加入倒像系统。为了在水平面和垂直面改变光轴的方向，可以将顶部直角棱镜绕水平和垂直轴转动。当顶部棱镜绕经过点的垂直于主截面的水平轴转动时，像的方向不会发生旋转。但当棱镜绕轴转动时，如果物平面相对主截面不动，像平面也将随之转动。如果要求像平面不转，就必须使像面产生一个相反方向的转动。这样就必须加入一个棱镜，利用它的转动来补偿像平面的转动，从而不使光轴的方向改变。根据棱镜转动定理，加入的棱镜反射次数应该为奇数，再考虑系统的轻便性，选择了道威棱镜。同样根据棱镜转动定理，道威棱镜的转动角度应为顶部直角棱镜转动角度的一半，且两者的转动方向相反。这样就可以补偿像平面的转动，而不使光轴的方向改变。目前倒像系统中的顶端直角棱镜和道威棱镜的反射次数之和为偶数。加上底端棱镜，系统成镜像，故可考虑选择其中一个棱镜为屋脊棱镜，这里选底端直角棱镜为屋脊棱镜。考虑到物镜和目镜之间的距离可能不是很大，所以把物镜放在道威棱镜和底端屋脊棱镜之间。四、光学系统的外形尺寸计算4.1目镜和物镜的结构型式，焦距物镜选择双胶物镜。双胶物镜是一种最常用最简单的望远物镜，由一个正透镜和一个负透镜胶合而成。如图所示，这种透镜的优点是：结构简单，安装方便，光能损失较小，合适的选择玻璃可以校正球差、彗差、和轴向色差三种相差，满足望远镜物镜要求。图1 双胶物镜图2 对称目镜目镜选择对称目镜。对称目镜是目前一种应用很广的中等视场目镜，它由两个双胶合透镜组成。如图所示，这种透镜的优点是：场曲较小，可以校正色差、慧差和象散，是中等视场目镜中像质较好的一种；出瞳距离比较大，有利于减小整个仪器的体积和重量；结构对称，加工方便，因此在