RU2267733C2 - Beam-rider guidance device of controlled plant - Google Patents

Beam-rider guidance device of controlled plant Download PDF

Info

Publication number
RU2267733C2
RU2267733C2 RU2003136844/02A RU2003136844A RU2267733C2 RU 2267733 C2 RU2267733 C2 RU 2267733C2 RU 2003136844/02 A RU2003136844/02 A RU 2003136844/02A RU 2003136844 A RU2003136844 A RU 2003136844A RU 2267733 C2 RU2267733 C2 RU 2267733C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
guidance
mode
radiation
target
Prior art date
Application number
RU2003136844/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003136844A (en
Inventor
Александр Иванович Коршунов (RU)
Александр Иванович Коршунов
Остап Богданович Сторощук (RU)
Остап Богданович Сторощук
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Вологодский оптико-механический завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Вологодский оптико-механический завод" filed Critical Открытое акционерное общество "Вологодский оптико-механический завод"
Priority to RU2003136844/02A priority Critical patent/RU2267733C2/en
Publication of RU2003136844A publication Critical patent/RU2003136844A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2267733C2 publication Critical patent/RU2267733C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

FIELD: projectile guidance systems, in particular, by laser beam.
SUBSTANCE: the transmitting channel of the guidance device is made in the form of a double-mode pulsed-periodic laser. The laser operates in the mode of free oscillation for beam guidance and in the monopulse mode for laser target indication and range finding. A polarized box is introduced between the optical system with a variable focus distance and the excess mechanism.
EFFECT: enhanced noise immunity of the projectile due to an independent use of the channels of beam guidance and laser target indication.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области разработки системы наведения управляемого по лазерному лучу объекта (ракеты, снаряда и т.д.) повышенной дальности действия и может быть использовано в носимых комплексах, а также установлено на сухопутных и воздушных носителях.The invention relates to the field of development of a guidance system for a laser-controlled object (missile, projectile, etc.) of increased range and can be used in wearable complexes, and is also installed on land and air carriers.

Известны устройства наведения, использующие принцип ориентации управляемого по лазерному лучу объекта, информационная ось которого совмещена с линией визирования, причем фотоприемное устройство, преобразующее лазерное излучение информационного поля в электрический сигнал, поступающий на рули управления ракетой, расположено в хвостовой части [1].Known guidance devices using the principle of orientation of a laser-controlled object, the information axis of which is aligned with the line of sight, moreover, a photodetector that converts the laser radiation of the information field into an electrical signal fed to the rocket control wheels is located in the tail [1].

Основной проблемой, возникающей в таких устройствах, является пониженная помехозащищенность и недостаточно высокая поражающая способность при попадании ракеты в лобовую (наиболее защищенную) часть цели.The main problem that arises in such devices is the reduced noise immunity and insufficiently high destructive ability when a rocket hits the frontal (most protected) part of the target.

Известны устройства лучевого наведения управляемого объекта в режиме лазерного целеуказания, когда цель подсвечивается лазерным излучением, а управляемый объект наводится на цель по отраженному от нее излучению, которое принимается фотоприемным устройством, расположенным в головной (лобовой) части объекта [2].Known devices for beam guidance of a controlled object in the laser target designation mode when the target is illuminated by laser radiation, and the controlled object is aimed at the target by the radiation reflected from it, which is received by a photodetector located in the head (frontal) part of the object [2].

Несмотря на высокую поражающую способность (атака сверху, под углом к лобовой проекции), в режиме лазерного целеуказания существует вероятность потери управления ракеты из-за возможного незахвата отраженного от цели излучения, при этом данное устройство не позволяет проводить перенацеливание ракеты (снаряда).Despite the high destructive ability (attack from above, at an angle to the frontal projection), in the laser target designation mode there is a possibility of missile missile control due to possible non-capture of radiation reflected from the target, while this device does not allow for re-targeting of the missile (projectile).

Помехоустойчивость линии связи «цель - визирный канал» и «лучевой канал наведения - фотоприемное устройство» снижается вследствие попадания на линию визирования дыма от двигателя, установленного на управляемом объекте, что может привести как к срыву управления, так и потере видимости цели, которая рассматривается оператором в визирный канал. Скрытность систем наведения, фотоприемное устройство которых находится в хвостовой части, пропадает в случае наличия на объектах-целях высокочувствительных детекторов лазерного излучения. Кроме этого, наложение лазерного излучения на цель в течение довольно длительного времени позволяет противнику применять активные помехи.The noise immunity of the communication line “target - target channel” and “beam guidance channel - photodetector” is reduced due to getting smoke from the engine installed on the controlled object on the line of sight, which can lead to a loss of control or loss of visibility of the target, which is considered by the operator to the sighting channel. The secrecy of the guidance systems, the photodetector of which is located in the rear part, disappears if there are highly sensitive laser radiation detectors at target objects. In addition, the application of laser radiation to the target for a rather long time allows the enemy to apply active interference.

Устройство аналогов систем наведения управляемого по лучу объекта [3] содержит визирный канал и канал наведения, включающий в себя лазерный источник излучения, модулятор и оптическую систему с переменным фокусным расстоянием, обеспечивающую постоянство геометрических размеров информационного поля промодулированного лазерного излучения на всех дальностях действия управляемого объекта [1, 3]. В устройствах лучевого управления, работающих в режиме лазерного целеуказания, канал наведения включает в себя импульсно-периодический лазер, работающий в моноимпульсном режиме с высокой частотой посылки импульсов излучения, и оптическую систему для получения высоконаправленного излучения [2].The analog device of guidance systems for a beam-controlled object [3] contains a target channel and a guidance channel that includes a laser radiation source, a modulator and an optical system with a variable focal length, ensuring a constant geometric size of the information field of the modulated laser radiation at all ranges of the controlled object [ 13]. In beam control devices operating in the laser target designation mode, the guidance channel includes a repetitively pulsed laser operating in a single-pulse mode with a high frequency of sending radiation pulses, and an optical system for producing highly directional radiation [2].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является оптический прицел системы лучевого наведения [4], состоящий из визирного канала и канала наведения управляемого снаряда, состоящий из оптически сопряженных непрерывного лазера и модулятора лазерного излучения, оптической системы с переменным фокусным расстоянием. Между модулятором и оптической системой с переменным фокусным расстоянием введена плоскопараллельная пластина в качестве механизма превышения с возможностью ее поворота относительно оси, перпендикулярной оптической оси канала наведения. В результате этого повышается помехозащищенность системы, так как введенная пластина при помощи поворотного механизма поворачивается на определенный угол, что приводит к приподнятию оптической оси канала наведения относительно линии визирования цели, что тем самым освобождает оптическую линию связи от дыма двигателя снаряда и значительно снижает возможность детектирования лазерного излучения.The closest in technical essence to the present invention is the optical sight of the beam guidance system [4], consisting of a sighting channel and a guided projectile guidance channel, consisting of a continuously coupled laser optically coupled and a laser modulator, a variable-focal length optical system. A plane-parallel plate is introduced between the modulator and the variable-focal length optical system as an excess mechanism with the possibility of its rotation about an axis perpendicular to the optical axis of the guidance channel. As a result, the noise immunity of the system is increased, since the inserted plate is rotated by a certain angle with the help of a rotary mechanism, which leads to an increase in the optical axis of the guidance channel relative to the line of sight of the target, thereby freeing the optical communication line from the smoke of the projectile engine and significantly reduces the possibility of laser detection radiation.

Указанные системы не позволяют обеспечить повышенную дальность действия и высокую поражающую способность с одновременным обеспечением возможности перенацеливания управляемого объекта без усложнения конструкции системы наведения и увеличения ее весогабаритных размеров.These systems do not allow to provide increased range and high destructive ability while providing the possibility of re-targeting a controlled object without complicating the design of the guidance system and increasing its weight and dimensions.

Техническим результатом изобретения является возможность перенацеливания управляемой по лазерному лучу ракеты, в том числе и на конечной стадии полета, повышенная дальность действия и высокая поражающая способность, а также уменьшение весогабаритных характеристик заявляемого устройства.The technical result of the invention is the possibility of retargeting a laser-guided missile, including at the final stage of flight, an increased range and high attack power, as well as a reduction in weight and size characteristics of the claimed device.

Технический результат достигается также тем, что в устройстве для лучевого наведения управляемого объекта, содержащем передающий и приемный каналы, систему развертки и сканирования луча, механизм превышения, оптическую систему с переменным фокусным расстоянием, передающий канал выполнен в виде двухрежимного импульсно-периодического лазера, работающего в режиме свободной генерации для лучевого наведения и моноимпульсном режиме для лазерного целеуказания и дальнометрирования, причем между оптической системой с переменным фокусным расстоянием и механизмом превышения введен поляризационный кубик. Введение двух взаимно перпендикулярных поляризаторов, полуволнового электрооптического затвора и полупрозрачного выходного зеркала обеспечивает возможность работы лазера и в моноимпульсном режим работы, необходимом для режима целеуказания.The technical result is also achieved by the fact that in the device for beam guidance of a controlled object, comprising transmitting and receiving channels, a beam scanning and scanning system, an excess mechanism, an optical system with a variable focal length, the transmitting channel is made in the form of a bimodal pulse-periodic laser operating in free generation mode for beam guidance and single-pulse mode for laser target designation and ranging, and between an optical system with a variable focal length Normal distance and excess mechanism introduced polarizing cube. The introduction of two mutually perpendicular polarizers, a half-wave electro-optical shutter and a translucent output mirror provides the possibility of the laser operating in the single-pulse operation mode, which is necessary for the target designation mode.

Введение поляризационного кубика обеспечивает возможность использования оптической системы с переменным фокусным расстоянием как составной части приемного канала для работы в режиме дальнометрирования.The introduction of a polarization cube makes it possible to use an optical system with a variable focal length as an integral part of the receiving channel for operation in the ranging mode.

На фиг.1 приведена схема устройства для лучевого наведения.Figure 1 shows a diagram of a device for radiation guidance.

На фиг.2 приведена схема визирования на управляемый объект в режиме лучевого наведения и лазерного целеуказания.Figure 2 shows the scheme of sighting on a managed object in the mode of beam guidance and laser target designation.

Устройство для лучевого наведения содержит визирный канал 1 (см. фиг.1), приемный канал 2, измеритель временных интервалов 3, импульсный твердотельный лазер 4, устройство V-образной развертки излучения на базе двух цилиндрических линз со скрещенными осями кривизны 5, сканирующую призму 6, поворотную призму 7, телескопическую систему реверса направления 8, поляризационный кубик 9, механизм превышения 10, оптическую систему с переменным фокусным расстоянием 11.The device for beam guidance contains a sighting channel 1 (see Fig. 1), a receiving channel 2, a time interval meter 3, a pulsed solid-state laser 4, a V-shaped scanning device based on two cylindrical lenses with crossed axes of curvature 5, a scanning prism 6 , a rotary prism 7, a telescopic reverse system of direction 8, a polarizing cube 9, an excess mechanism 10, an optical system with a variable focal length 11.

Импульсный твердотельный лазер 4 состоит из активного элемента 13 с устройством теплоотвода, двух резонаторов, образованных 100% отражающим («глухим») зеркалом 14 и полупрозрачными зеркалами 15 и 16, двух взаимно перпендикулярных поляризаторов 17, полуволнового электрооптического затвора 18, лампы накачки 19 и блока питания 20.A pulsed solid-state laser 4 consists of an active element 13 with a heat sink, two resonators formed by a 100% reflective (“deaf”) mirror 14 and translucent mirrors 15 and 16, two mutually perpendicular polarizers 17, a half-wave electro-optical shutter 18, a pump lamp 19, and a block nutrition 20.

Представленное устройство наведения 22 (см. фиг.2) работает следующим образом.The presented guidance device 22 (see figure 2) works as follows.

Оператор наводит ось визирного канала 1 на выбранную цель 23 (см. фиг.2) лазерным дальномером, состоящим из твердотельного лазера 4, приемного канала 2, измерителя временных интервалов 3, измеряет дальность как в режиме одиночных импульсов, так и в повторяющихся - в случае высокомобильной цели.The operator directs the axis of the sighting channel 1 to the selected target 23 (see Fig. 2) with a laser range finder, consisting of a solid-state laser 4, a receiving channel 2, a time interval meter 3, measures the range both in the mode of single pulses and in repetitive ones - in the case of highly mobile goal.

При работе в режиме дальнометрирования и лазерного целеуказания в результате накачки активного элемента 13 излучением лампы 19 в лазере 4 начинается генерация излучения, поляризованного в плоскости рисунка. При подаче на управляемую фазовую пластину 21 полуволнового напряжения поляризация излучения на ее выходе поворачивается на 90 градусов и, отразившись от двух взаимно перпендикулярных поляризаторов 17, поступает на электрооптический затвор (ЭОЗ) 18, на который подано постоянное четвертьволновое напряжение. Отразившись от выходного зеркала 14 и повторно проходя через ЭОЗ 18, плоскость поляризации излучения поворачивается на 90 градусов и выводится через один из поляризаторов. Это соответствует состоянию, когда электрооптический затвор 18 закрыт. При этом в активном элементе идет накопление инверсной населенности. При подаче на электрооптический затвор 18 динамического полуволнового напряжения в резонаторе, образованном выходным зеркалом 14 и «глухим» зеркалом 16, возникает моноимпульсное излучение с направлением поляризации, перпендикулярным плоскости рисунка, которое через поляризационный кубик 9 направляется на телескопическую систему, механизм превышения 10 и далее на объект. Отразившись от цели, излучение фокусируется оптикой приемного канала 2 на фотоприемном устройстве, выходной сигнал с которого поступает на измеритель временных интервалов 3. Значение измеренной дальности подается на внешнее вычислительное устройство (процессор) для формирования команд для механизма превышения 10. Одновременно отраженное от цели закодированное (фиксированная частота посылки импульсов) излучение может попадать в поле зрения приемного канала фотоприемного устройства, расположенного в головной части управляемого объекта. В результате чего управляемый объект 24 (см. фиг.2) может наводиться по отраженному лучу.When operating in the mode of ranging and laser target designation as a result of pumping the active element 13 by the radiation of the lamp 19 in the laser 4, the generation of radiation polarized in the plane of the figure begins. When a half-wave voltage is applied to the controlled phase plate 21, the radiation polarization at its output rotates 90 degrees and, reflected from two mutually perpendicular polarizers 17, enters the electro-optical shutter (EOZ) 18, to which a constant quarter-wave voltage is applied. Reflected from the output mirror 14 and re-passing through the EOZ 18, the plane of radiation polarization is rotated 90 degrees and is output through one of the polarizers. This corresponds to the state where the electro-optical shutter 18 is closed. In this case, an inverse population is accumulated in the active element. When dynamic half-wave voltage is applied to the electro-optical shutter 18 in the resonator formed by the output mirror 14 and the “blind” mirror 16, monopulse radiation arises with a polarization direction perpendicular to the plane of the picture, which is directed through the polarizing cube 9 to the telescopic system, the excess mechanism 10 and then to an object. Reflecting from the target, the radiation is focused by the optics of the receiving channel 2 on the photodetector, the output signal from which is fed to the time interval meter 3. The measured distance value is supplied to an external computing device (processor) to generate commands for the excess mechanism 10. The encoded signal reflected from the target at the same time fixed frequency of sending pulses) radiation can fall into the field of view of the receiving channel of the photodetector located in the head of the controlled object . As a result, the controlled object 24 (see figure 2) can be guided by the reflected beam.

Работа устройства в режиме лучевого наведения.The operation of the device in beam guidance.

Луч излучения импульсно-периодического лазера, работающего в режиме свободной генерации и состоящего из активного элемента 13 и лампы накачки 19, через выходное полупрозрачное зеркало 15 проходит через две цилиндрические линзы 5 и приобретает V-образную форму в поперечном сечении. Сформированный таким образом луч, отразившись от вращающейся призмы 6, осуществляет однонаправленное сканирование. Телескопическая система 8 осуществляет реверс направления сканирования и обеспечивает линейное возвратно-поступательное сканирование луча. Поляризованное в вертикальной плоскости и V-образно развернутое излучение проходит без потерь через поляризационный кубик 9 и направляется на механизм превышения 10 для приподнятия оптической оси канала наведения относительно линии визирования цели, что аналогично [4] повышает помехозащищенность и снижает возможность детектирования лазерного излучения. В результате в пространстве формируется зона управления V-образным лучом, что обеспечивает ориентацию в этой зоне управляемого объекта (снаряда, ракеты и т.д.), оснащенного фотоприемным устройством, установленным в его хвостовой части. Оптическая система 11 с переменным фокусным расстоянием обеспечивает постоянство геометрических размеров информационного поля промодулированного лазерного излучения на всех дальностях действия управляемого объекта.The radiation beam of a repetitively pulsed laser, consisting of an active element 13 and a pump lamp 19, passes through an output translucent mirror 15 through two cylindrical lenses 5 and acquires a V-shape in cross section. The beam thus formed, reflected from the rotating prism 6, performs unidirectional scanning. The telescopic system 8 reverses the direction of scanning and provides a linear reciprocating scanning of the beam. Polarized in a vertical plane and V-shaped unwrapped radiation passes without loss through the polarization cube 9 and is sent to the excess mechanism 10 to raise the optical axis of the guidance channel relative to the line of sight of the target, which similarly [4] increases the noise immunity and reduces the possibility of detecting laser radiation. As a result, a V-beam control zone is formed in space, which provides orientation in this zone of a controlled object (projectile, rocket, etc.) equipped with a photodetector installed in its tail. An optical system 11 with a variable focal length ensures the constancy of the geometric dimensions of the information field of the modulated laser radiation at all ranges of the controlled object.

При постановке целью активных и пассивных помех или при ее высокой мобильности устройство по команде может перейти в режим лазерного целеуказания.When setting a target of active and passive interference or with its high mobility, the device, upon command, can switch to laser target designation.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США 5427328, НКИ 244-3.13, 12.02.85.1. US patent 5427328, NKI 244-3.13, 12.02.85.

2. Патент США 4111383, НКИ 244-3.13, 05.09.78.2. US patent 4111383, NKI 244-3.13, 05.09.78.

3. Р.А.Налк и др. «Разработка полуактивной ракеты лазерной системы наведения снаряда «Коперхед» // Ракетная техника и космонавтика, - 1980. - №2. - С.128-137.3. R.A. Nalk and others. "Development of a semi-active rocket of the laser guidance system for the projectile" Copperhead "// Rocket technology and astronautics, - 1980. - No. 2. - S.128-137.

4. Патент РФ №2126946, МКИ 6 F 41 G 7/26, 25.11.97.4. RF patent №2126946, MKI 6 F 41 G 7/26, 11.25.97.

Claims (2)

1. Устройство для лучевого наведения, содержащее передающий и приемный каналы, систему развертки и сканирования луча, механизм превышения, оптическую систему с переменным фокусным расстоянием, отличающееся тем, что передающий канал выполнен в виде двухрежимного импульсно-периодического лазера, работающего в режиме свободной генерации для лучевого наведения и моноимпульсном режиме для лазерного целеуказания и дальнометрирования, причем между оптической системой с переменным фокусным расстоянием и механизмом превышения введен поляризационный кубик.1. A device for beam guidance, containing the transmitting and receiving channels, a scanning system and scanning the beam, an excess mechanism, an optical system with a variable focal length, characterized in that the transmitting channel is made in the form of a bimodal repetitively pulsed laser operating in the free-running mode for beam guidance and monopulse mode for laser target designation and ranging, and between the optical system with a variable focal length and the excess mechanism introduced polar Discount dice. 2. Устройство для лучевого наведения по п. 1, отличающееся тем, что в двухрежимном импульсно-периодическом лазере между выходными зеркалами введены электрооптический затвор и блок из двух взаимно перпендикулярных поляризаторов, а между активным элементом и поляризатором - управляемая фазовая λ/4 пластина.2. A device for beam guidance according to claim 1, characterized in that an electro-optical shutter and a block of two mutually perpendicular polarizers are inserted between the output mirrors in the bimodal pulse-periodic laser, and a controlled λ / 4 phase plate is inserted between the active element and the polarizer.
RU2003136844/02A 2003-12-19 2003-12-19 Beam-rider guidance device of controlled plant RU2267733C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003136844/02A RU2267733C2 (en) 2003-12-19 2003-12-19 Beam-rider guidance device of controlled plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003136844/02A RU2267733C2 (en) 2003-12-19 2003-12-19 Beam-rider guidance device of controlled plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003136844A RU2003136844A (en) 2005-05-20
RU2267733C2 true RU2267733C2 (en) 2006-01-10

Family

ID=35820420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003136844/02A RU2267733C2 (en) 2003-12-19 2003-12-19 Beam-rider guidance device of controlled plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2267733C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU222728U1 (en) * 2022-11-29 2024-01-17 АО "Раменский приборостроительный завод" Direct laser command guidance device for guided missiles

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СЫЧЕВ В.А. «Корабельное оружие», Москва, изд. ДОСААФ СССР, 1984, с. 116, 117. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU222728U1 (en) * 2022-11-29 2024-01-17 АО "Раменский приборостроительный завод" Direct laser command guidance device for guided missiles

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003136844A (en) 2005-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100314226B1 (en) Portable laser range finder and digital compass assembly
US3899145A (en) Laser transmitting and receiving lens optics
CA1041198A (en) Erbium laser ceilometer
US4024392A (en) Gimballed active optical system
KR100310842B1 (en) A shared aperture dichroic active tracker with background subtraction
EP1472505A2 (en) Reentry vehicle interceptor with ir and variable fov laser radar
JP2005091286A (en) Laser ranging finding device
EP3591425A1 (en) Laser ranging system utilizing sensor in same optical path as emitting laser
KR20090052415A (en) Beam director for laser weapon system
RU2526230C1 (en) Surveillance device - sight with built-in pulse laser distance finder
RU2335728C1 (en) Optical-electronic search and tracking system
RU2267733C2 (en) Beam-rider guidance device of controlled plant
GB1405122A (en) Sighting and tracking apparatus
RU2135954C1 (en) Laser range finder
RU2700863C1 (en) Method of detecting small-size air targets
Gibson Laser pointing technology
US20130230062A1 (en) End-pumped alignment and temperature insensitive laser target designator and marker
RU2110079C1 (en) Method of radiation guidance on object
JP3395733B2 (en) Lightwave jammer
KR102449228B1 (en) pointing system for coaxial type laser weapon
GB1062856A (en) Laser system
RU2516615C1 (en) Mechanical q-switch (quality switch) for pulse lasers with commutator function
RU2138911C1 (en) Laser transmitter
JPH02210287A (en) Distance measuring instrument
RU2120106C1 (en) System of radiation guidance to object

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191220