CN2117583U - 直瞄射击模拟器的测距装置 - Google Patents

Abstract

一种缩小场地上的直瞄射击模拟器的测距装置， 包括：支架，测距盒，减速机构，凸轮机构，驱动机构， 光学望远装置及距离信号输出部件和显示装置等，其 特点在于：所述凸轮机构的输出端与光学望远装置连 接。该装置可以对缩小场地上(包括陆地和水面)航 速、航向不断变化的遥控目标的瞬时炮目距离进行连 续、准确的测量并同步输出。本装置结构简单，测距 精度高，操作方便，性能可靠，适于与模拟初速小，直 瞄射程近的火炮的直瞄射击模拟器配用。

Description

本实用新型涉及测距装置，特别涉及一种用于基本水平的缩小场地上的直瞄射击模拟器的测距装置。

直瞄射击模拟器是各种直瞄火炮对运动目标，如坦克、舰艇等进行模拟射击的器材。它在模拟时需不断输入运动目标每一瞬间的距离，才能根据此距离模拟炮弹弯曲弹道的弹着点及其飞行时间，并使其模拟弹着点的位置及其到达目标时间与实弹射击完全一样。所以上述在缩小场地上的测距装置就成了直瞄射击模拟器不可缺少的关键部件。

本申请人的中国实用新型专利88214500.2揭示了一种直瞄射击模拟器的测距装置，该专利实施以来，显示了良好的性能，但是，也发现它的结构仅适合于一些模拟初速大，直瞄射程较远的火炮的模拟器，而对一些模拟初速小，直瞄射程比较近的火炮的模拟器效果不够理想。下面结合附图7和9说明实用新型88214500.2的测距原理以及结构局限性。

参见图7和9，测距装置1有一可俯仰转动的光学望远器材42，目标91运动在一个基本水平的缩小场地90上，如光学望远器材42的架高P一定，则当它瞄向目标底沿时，其视轴与场地90表面的夹角（即倾角）即随目标距离变化而变化，此倾角呈非线性变化，距离越近，倾角变化越急剧。操作人员摇动手轮21（图9），带动测距盒内的蜗杆12及蜗轮23，蜗轮带动同轴的凸轮24转动，凸轮带动摆杆33，摆杆33与小齿轮32连接，小齿轮带动扇形大齿轮38，扇形大齿轮的轴与光学望远装置42相连接，测出的距离通过软轴18加以输出，输出的距离是与手轮21的转动圈数成线性变化的，凸轮的作用是使光学望远器材42俯仰转动的角度与手轮转动的圈数也不成线性关线，从而保证目标91的距离变化与手轮21的转动圈数成线性变化关系。在该专利中，为了提高测距装置的测距精度，特别设置了一个从动机构（如图9中小齿轮32和扇形大齿轮38所构成的那样），这是因为当缩小场地比例尺一定时，直瞄射程越远，测距装置的测距范围就必须越大，一般为400米到1800米（模拟距离），在这个范围内，特别当靠距离远端时，俯角随距离的变化而变化的量很小，也就是说凸轮的半径随距离的变化而变化的量也非常小，这样，凸轮加工的微小误差都会使测距产生较大误差，为避免这种后果，就需要加大凸轮半径随距离变化而变化的量，然后再经过这一对齿轮32、38组成的从动机构加以缩小，使光学望远器材42的俯仰转动规律保持不变。因此，对一些初速大的火炮，这个从动机构是必要的。但是当申请人把它应用于某些初速小、直瞄射程近的火炮时，却发现这个从动机构是必须取消的，因为后一种火炮的测距范围很小，只有100米到800米（模拟距离），在这个范围内，俯角随距离变化而变化的量很大，相应地，凸轮半径随距离变化而变化的量也急剧增大，这时，凸轮加工的微小误差在测距误差中所占的比重也下降到了可以略而不计的地步。既然这样，如果仍然将凸轮的半径随距离的变化而变化的量进一步放大（也就是相地增大凸轮半径），然后再通过一个从动机构将增大的变化值再按一定比例缩小就显得毫无必要，因为这样做的结果不仅没有意义，而且还会徒然增大测距装置体积，并使结构复杂化。

本实用新型的目的就是提供一种适于与模拟初速小、直瞄射程较近的火炮直瞄射击模拟器相配套使用的测距装置，且这种测距装置既能保证测距精度，而且结构也比较简单。

本实用新型的技术解决方案为：

一种用于基本水平的缩小场地上的直瞄击模拟器的测距装置，包括：一测距盒支架，一可水平旋转地安装在距盒支架顶部的测距盒，一安装在测距盒内前部的减速机构；一安装在测距盒外与所述的减速机构的输入端连接的驱动机构；一安装在测距盒外与所述减速机构的输入端连接的距离信号同步输出部件；二个分别与所述减速机构的输入、出端连接的距离显示装置；一安装在测距盒内后部其输入端与所述减速机构的输出端连接的凸轮机构；和一安装在测距盒外的光学望远装置，其中，所述的凸轮机构的输出端与所述的光学望远装置连接。

本实用新型的测距装置与中国实用新型专利88214500.2的测距装置相比，更适于与原实用新型专利的测距装置难以与之配用的模拟初速小、直瞄射程近的火炮的直瞄射击模拟器相配合使用，且结构更加简单。

下面结合附图，详细说明本实用新型的最佳实施例，以进一步说明本实用新型的具体特征和优点。其中：

图1是沿图3中A－A线剖开的剖视示意图，示意说明了本实用新型的一个实施例；

图2是沿图1中B－B线剖开的剖视示意图；

图3是图1所示实施例的左视示意图；

图4示意说明了图1中部分结构的变化；

图5示意说明了另一种减速机构；

图6示意说明了另一种凸轮机构；

图7示意说明了本实用新型的测距装置的工作原理。

图8示意表示了本实用新型的一种凸轮机构的几何关系；

图9示意表示了一种现有的测距装置的结构。

参见图1，2和3，一种缩小场地上直瞄射击模拟器的测距装置1，包括：一测距盒支架2，该支架可以利用现有的装备器材－标定器或方向盘的三脚架，三脚架2顶部带有球轴座3；一竖轴4，其下部的球轴5被球轴座3抱合固定，竖轴4上部可旋转地套有一竖轴套7，竖轴套7左外侧固定一握把8，便于推动竖轴套7围绕竖轴4作水平转动，竖轴套7顶部有小平台9；一测距盒10，其下壁11用螺钉固定在竖轴套7顶部小平台9上。

在测距盒10内前部设有一减速机构，它包括在测距盒10内前部右侧可旋转地垂直安装的一蜗杆12，蜗杆轴上部水平安装一作为距离信号显示装置的补助分划环13，补助分划环13沿圆周侧面均匀刻有补助测距刻度，并可通过测距盒10右壁27上相应部位开的窗口14进行观察，窗口14下沿正中固定一补助分划刻度指标15，以指示补助分划环13的补助测距刻度，蜗杆12的轴为该减速机构的输入端，其上端伸出测距盒10上壁17与一作为距离信号同步输出部件的软轴18的一端19固定连接，其下端伸出测距盒10下壁11与一作为驱动机构的驱动手轮21固定连接。还包括一可旋转地垂直安装在测距盒10内前部位于蜗杆12后侧并与蜗杆12相啮合的蜗轮23。该蜗轮的轴22为该减速机构的输出端。

在测距盒10内后部设有一凸轮机构，其结构如下。蜗轮轴22的左部固定套装有一个或二到三个套装在蜗轮轴22上既可自由沿轴滑动和转动并可紧定在蜗轮轴22上的凸轮24或24、25、26，蜗轮轴22的右端伸出测距盒10右壁27与一作为另一个距离显示装置的距离分划环28连接，沿距离分划环28的圆周斜侧面均匀刻有一系列炮目距离本分划刻度，同时，在距离分划环28旁的测距盒10右壁27上的适当位置固定一距离分划刻度指标29，以指示距离分划环28上的炮目距离刻度；一水平安装在测距盒10内后部的摆杆轴30，在摆杆轴30上固定安装一与上述凸轮相配合的摆杆33，摆杆33的前端可旋转地安装了一滚轮35。这样，凸轮24（或25或26）可与摆杆33及滚轮35形成随动关系。其中凸轮轴22也就是蜗轮轴22是该凸轮机构的输入端，而摆杆轴30是凸轮机构的输出端。

在测距盒10的后部左外侧设有一光学望远装置，该装置包括一垂直支架41和一前后倾角可调地安装在该支架41顶部的光学望远器材42。该支架41的下端与伸出测距盒10的左壁40的摆杆轴30的左端固定连接。

为了便于调整竖轴4的垂直度，可以测距盒10的上壁17外表面的适当位置处固定一球形水准气泡43。

为使竖轴套7绕竖轴4转动灵活，可以在竖轴套7与竖轴4之间安装一对向心球轴承6，以减少两者之间的摩擦力，并使竖轴套7以上的全部重量落在向心球轴承6上。

三脚架2的高度可以根据实际使用需要进行调整。

为生产和使用的方便，可以对上述实施例的部分结构进行改变。

参见图4，驱动机构也可以由一手轮21′和一手轮软轴44等构成。将伸出测距盒10下壁11的蜗杆轴的下端与该手轮软轴44的上端45固定连接，手轮软轴44的下端46与一手轮轴47的一端固定连接，手轮轴47通过手轮轴套48可旋转地安装在三脚架2的上部，手轮轴47的另一端与驱动手轮21′固定连接。这样，操作者的手臂只需贴着上身就可以比较省力地转动手轮21′带动手轮软轴44和蜗杆12转动。

上述的蜗轮23、蜗杆12的减速机构可以用齿轮减速机构代替。参见图5，在测距盒10内前部可旋转地水平安装一第一齿轮轴70，在其右部固定一第一小齿轮71；一第二齿轮轴73水平安装在测距盒10内前部位于第一齿轮轴70的后侧，在第二齿轮轴73的右部套有一可在该轴上自由转动但轴向定位的、且与第一小齿轮71相啮合的第一大齿轮74，第一大齿轮74旁带有与其固定成一体的第二小齿轮75；一第三齿轮轴76可旋转地水平安装在测距盒10内前部位于第二齿轮轴73的后侧，在其右部固定了一与第二小齿轮75相啮合的第二大齿轮77。相应地，第一、三齿轴70和76分别为该减速机构的输入、出端。

与齿轮减速机构的结构相配合，第一齿轮轴70左端伸出测距盒10的左壁40与一补助分划环13′固定后再与软轴18′的一端19′固定连接，相应地，在补助分划环13′旁的测距盒10左壁40上的适当位置固定一补助分划刻度指标15′，以指示补助分划环13′的补助测距刻度；第一齿轮轴70右端伸出测距盒10右壁27与手轮软轴44′的上端45′连接；第三齿轮轴76的左部可套装一到三个凸轮24或24、25、26（方式同前），第三齿轮轴76左端伸出测距盒10左壁40与一距离分划环28′固定连接，在距离分划环28旁的测距盒10左壁40上的适当位置固定一距离分划刻度指标29′，用以指示距离分划环28′上的炮目距离本分划刻度。另外，

测距装置1所测距离的显示，除了可用上述距离分划环28、（28′）及补助分划环13、（13′）显示外，还可采用一与蜗杆轴（或第一齿轮轴70）联动的号码机显示（图中未画）作为另一种可选择的距离显示装置。

上述的凸轮24或24、25、26与摆杆33等构成的凸轮机构可以由凸轮24′或24′、25′、26′与齿条推杆配合的形式代替。参见图6，在测距盒10内后部固定一适当高度的推杆支架82，一齿条推杆80前部穿过推杆支架82上部的配合孔82′前后可配合滑动地安装在推杆支架82的上部，齿条推杆80前端可旋转地安装了滚轮35′，在滚轮35′后侧的齿条推杆80上固定一档圈88，在挡圈88与推杆支架82上部配合孔82′的前端面之间固定一套装在齿条推杆80前部的压缩弹簧89；齿条推杆80的后部下侧带有齿条81；在蜗轮轴22或第三齿轮轴76的左部套装有一到三个凸轮24′或24′、25′26（方式同前），使凸轮24′（或25′或26′）与齿条推杆80对准，并使滚轮35′与该凸轮轮廓面接触，形成随动关系。而且，齿条推杆80的齿条81下方水平安装有一第四齿轮轴83，在第四齿轮轴83上固定套装有一与齿条81相啮合的齿轮84。第四齿轮轴83即为该凸轮机构的输出端，该轴的左端伸出测距盒10左壁40与光学望远装置的垂直支架41的下端固定连接。

光学望远器材42可以利用现有装备器材－瞄准镜，这样一方面可以不必特别设计制造一个特殊光学器材，以节省开支，更主要是瞄准镜本身带有视轴俯仰转动机构，可以满足前后倾角调整的要求，便于校准测距装置，而且瞄准镜镜内带有十字刻线，可以对目标进行瞄准，另外，瞄准镜42的放大倍率十分适宜于缩小场地上观察和瞄准。

三个凸轮24（24′）、25（25′）、26（26′）的功能完全相同，只是轮廓尺寸根据测距装置1的工作原理，配合瞄准镜42的物镜62中心的三种不同的架设高度P而有所区别，便于根据使用需要在选择不同的P时可选用不同的凸轮，与P在数值上匹配，必要的话还可以设置多个凸轮，与多种架设高度P配合使用，这可以根据使用要求而定。

下面结合附图，以基本水平缩小场地上模拟直瞄射击坦克为例，说明本实用新型的测距装置的工作原理。

参见图1到图5及图7，在按一定比例缩小的基本水平场地90上放上一按相同比例缩小的航向和航速均可受控改变的遥控坦克靶91。在场地90前方的适当距离架设火炮，在火炮上架设直瞄射击模拟器100，在炮旁架设本测距装置1，软轴18（18′）的另一端19″与模拟器100的输入端101连接，根据使用要求，调整测距装置三脚架2的高度，使瞄准镜42的物镜62中心距场地90地面的高度为一设定高度P，选择测距装置中与该设定高度P相对应的一个凸轮，设为24（24′），使其与摆杆33（或齿条推杆80）的位置对准，并使凸轮24（24′）的轮廓面与滚轮35（35′）相接触，紧定后两者形成随动的关系。

在进行炮目距离测量和输出前，先要对测距装置1进行校正，先通过观察球形水准气泡43，调整球轴座3与球轴5的固定位置，以校正竖轴4的垂直度，然后调整测距凸轮24（24′）与滚轮35（35′）的接触位置，并根据场地90上几个已知距离校正测量及输出距离的系统误差；另外，可通过调整三脚架2的高度，校正瞄准镜42的物镜62中心距场地90地面的实际高度与设定高度P不符及地面不平整所引起的系统误差。

与此同时，直瞄射击模拟器100也必须按已知距离校正，然后将两者通过软轴18（18′）连接。

对运动目标炮目距离的测量和输出的操作方法及过程如下：

测距者的眼睛对准瞄准镜42的目镜63并通过物镜62观察与瞄准运动中的遥控坦克靶91。测距者左手推拉握把8，使竖轴套7连同测距盒10绕竖轴4水平转动，使瞄准镜42不断改变水平角度，从而使瞄准镜42的镜内十字线的纵线始终对准坦克靶90的中央；测距者右手不断转动驱动手轮21（21′），从而带动（手轮软轴44和）蜗杆12及补助分划环13，蜗杆12推动蜗轮23并带动凸轮24（24′），同时带动测距盒10右壁27外侧的距离分划环28；凸轮24（24′）通过与其接触的滚轮35（35′）推动摆杆33（或推杆80）摆动（或移动），从而使得摆杆轴30（或第四齿轮轴83）转动，并由此使得与之固定连接的光学器材支架41带动支架顶部的瞄准镜42，使瞄准镜42的前后倾角发生变化，从而使瞄准镜42物镜62的视轴产生俯仰转动，这样，瞄准镜42物镜62视轴的俯仰转动与手轮21（21′）的转动实现了联动关系。由此，通过转动手轮21（21′）就能操纵瞄准镜42物镜62的视轴的俯仰转动，使瞄准镜42的镜内十字线的横线时刻对准坦克靶91与地面相接触的根部，与此同时，距离分划环28（28′）不断显示出坦克靶91的炮目距离变化，而补助分划环（13（13′）则显示出更加微小的炮目距离变化。这样，实现了对航速、航向不断改变的运动目标炮目距离的连续测量。

在连续测量运动目标炮目距离的同时，通过与蜗杆轴上端（或第一齿轮轴70的左端）连接的软轴18（18′）能同步连续地、准确地将每一瞬间的炮目距离输入直瞄射击模拟器100的输入端101，这样，实现了对运动目标炮目距离的连续输出。

注意到对航向、航速不断变化着的运动目标的炮目距离测量与输出，只需要测距者调整瞄准镜42的物镜62的视轴的水平和前后倾角，使视轴时刻跟踪瞄准运动目标即可，炮目距离的测量与输出是在跟踪瞄准过程中自动完成的，无需测距者更多的动作，可见操作者操作本测距装置是十分简便易行的，这也有利于在部队训练中推广普及。

在测距装置1中采用凸轮机构是本实用新型的一个重要特点。注意到测距装置1是通过改变瞄准镜42物镜62视轴的倾角来测定运动目标的炮目距离的，但是不同距离上的目标走过相同的距离间隔时，物镜62视轴的倾角变化量不同的，即，距离的变化与物镜62视轴倾角的变化不符合线性关系，图7清楚地表示了这个情况。参见图7，坦克靶91从较远处d₁向前走△d₁，相应地物镜62视轴转过的倾角为a₁，当坦克靶91在较近距离d₂向前走过△d₂相应地视轴转过的倾角为a₂，△d₁与△d₂相等，而a₁却小于a₂，说明距离的变化与物镜62视轴倾角的变化不符合线性关系。这意味着，当不同距离上的坦克靶91走过相同距离间隔时，跟踪目标的瞄准镜42物镜62的视轴转过的角度是不相同的，如果瞄准镜42与手轮21（21′）是线性联动的话，则，手轮21（21′）转动的圈数也必须是不相同的，由此，与手轮21（21′）线性联动的距离分划环28（28′）及补助分划13（13′）转动的角度或周数也不相同，这样距离分划环28（28′）及补助分划环13（13′）上的测距刻度必须是不均匀分布的；而且，软轴18（18′）的转动圈数也是不相同的，这样，由软轴18输出的炮目距离信号就很容易造成混乱。由此可见，上述情况势必会对运动目标瞬时炮目距离的测量与输出带来许多不便，因此，必须在测距装置的功能上保证，无论目标距离远近，只要目标移动相同一距离间隔，手轮21（21′）的转动圈数必须相同，而瞄准镜42的物镜62的视轴又能时刻跟踪目标，这就要求瞄准镜42与手轮21（21′）也满足非线性联动关系。考虑到凸轮机构具有线性运动与非线性运动间的传动功能，故本实用新型在测距装置1中采用了凸轮机构，从而圆满地解决了上述问题。

根据本实用新型的构思和上述说明，本领域的技术人员可以十分方便地设计出各种情况下所需采用的凸轮的具体轮廓尺寸。现以摆杆式凸轮机构为例，列出凸轮的理论轮廓计算公式，见式＊：

参见图7、8，式中：ρ——凸轮理论轮廓半径，其中ρ₀相应瞄准镜视轴瞄向本装置允许的最小炮目距离do时相应的凸轮半径，它等于ρ的最小值。

1——摆杆轴心至至其尖顶的长度

a——摆杆轴心至凸轮轴心的距离

φ——当摆杆尖顶对正凸轮上某一点时，该点所相应的凸轮半径ρ与线段a的夹角，其中φo为ρ＝ρ₀时凸轮的位置。而△φ——凸轮从φo位置转动的角度，即φ的增量（带符号）

d——炮目距离，〔缩小场地上的实际距离（米）〕，而do为本装置允许的最小炮目距离。

△d——炮目距离以do为准的变化量，即d的增量（带符号）

p——瞄准镜42物镜62的视轴对目标运动场地90的架高〔实际距离（米）〕。

c——模拟距离变化100米，凸轮转动的角度。

各变量的取值范围如下：

变量	取值范围	最佳取值范围
			ρadpc	8－a30－170(a-ρmin) - (a + ρmax)3－150（m）0.4－2.5(m)10°－80°	15－5045－120a±154－70（m）1.0－1.7(m)15°－50°

注：表中未注明单位的数字其单位均为mm

值得注意的是，本实用新型测距装置1从理论上讲就有很高的精度。根据光学测距机的测距误差公式可以与一般光学测距机的测距误差进行比较。见下式：

△d∝ (d²)/(J·r) （1）

其中：△d＝测距误差

d＝所测距离

J＝测距机基线长

γ＝光学测距机放大倍率

以对坦克进行直瞄射击为例，如果光学测距机实测距离为2000米，光学测距机的J约为1米，设为J₁，本测距装置1的瞄准镜42物镜62的中心距场地90地面的高度P与式（1）中的J意义相当。如果在缩小25倍的场地上，所测距离放大25倍也等于2000，则本测距装置的有效J值应当是实际P值的25倍，设为J₂，如果实际P值是1.7米，则J₂＝P×25＝1.7×25＝42.5米；因为光学测距机的放大倍率γ与本装置1的瞄准镜42的放大倍率γ基本相当，则两者的测距误差之比约为两者J值之反比，即

(△d₂)/(△d₁) ＝ (J₁)/(J₂) （2）

其中：△d₂为本装置的测距误差，

△d₁为光学测距机的测距误差，

由式（2）得△d₂／△d₁＝1／42.5，由此可见，本实用新型的测距装置的理论测距误差仅为光学测距机的理论测距误差的几十分之一，所以其测距精度是相当高的，足以保证直瞄射击模拟器的模拟精度。

本实用新型的上述实施例及其变化仅仅是为了更好地理解本实用新型而作的部分具体描述，很显然，根据本实用新型的构思，可以对上述实施例作许多显而易见的改变，这些都将被包括在本实用新型的构思范围内。

上述各图中，相同的标号表示相同的部分或结构。

本实用新型的测距装置1适于在基本水平的缩小场地上与模拟各种初速小，直瞄射程近的火炮包括：地面炮、无座力炮、坦克炮等的直瞄射击模拟器对地面运动目标，特别是坦克、装甲车等的模拟直瞄射击训练时配套使用，也适于在缩小的池里与模拟上述各种火炮及海岸炮、舰艇炮等的直瞄射击模拟器对水上运动目标，如舰艇的模拟直瞄射击训练时配套使用。

Claims (3)

1、一种用于基本水平的缩小场地上的直瞄击模拟器的测距装置，包括：一测距盒支架，一可水平旋转地安装在测距盒支架顶部的测距盒；一安装在测距盒内前部的减速机构；一安装在测距盒外与所述的减速机构的输入端连接的驱动机构；一安装在距盒外与所述减速机构的输入端连接的距离信号同步输出部件；二个分别与所述减速机构的输入、出端连接的距离显示装置；一安装在测距盒内后部其输入端与所述减速机构的输出端连接的凸轮机构；和一安装在测距盒外的光学望远装置，其特征在于，所述的凸轮机构的输出端与所述的光学望远装置连接。

2、如权利要求1所述的测距装置，其特征在于，所述的减速机构包括：一可旋转地垂直安装在测距盒内前部右侧的蜗杆，一可旋转地垂直安装在测距盒内前部位于蜗杆后侧并与蜗杆相啮合的蜗轮，其中，该蜗杆的轴为该减速机构的输入端，而蜗轮的轴为该减速机构的输出端。

3、如权利要求2所述的测距装置，其特征在于，所述的凸轮机构包括：一个固定套装在蜗轮轴左部或二到三个套在所述蜗轮轴左部上既可自由沿轴滑动和转动又能紧定在该轴上的凸轮；一水平安装在测距盒内后部的摆杆轴，一固定安装在该摆杆轴上的与该凸轮相配合的摆杆，和一可旋转地安装在摆杆前端的滚轮，其中，凸轮轴也即蜗轮轴是该凸轮机构的输入端，摆杆轴是该凸轮机构的输出端。

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