Giải pháp tích hợp kính ngắm ngày với đo xa laser

Bài viết trình bày một giải pháp thiết kế hệ quang tích hợp kênh ngắm ngày và thiết bị đo xa laser trong kính ngắm pháo thủ trên xe tăng T54B, T55 theo nguyên lý kính ngắm SGS-55B do Hungari cải tiến.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giải pháp tích hợp kính ngắm ngày với đo xa laserNghiên cứu khoa học công nghệ GIẢI PHÁP TÍCH HỢP KÍNH NGẮM NGÀY VỚI ĐO XA LASER Nguyễn Thu Cầm, Nguyễn Văn Thương, Mai Nguyệt Công, Nguyễn Mạnh Thắng* Tóm tắt: Nghiên cứu tính toán thiết kế để tích hợp kính ngắm ngày với thiết bị đo xa laser trong các tổ hợp quang điện tử trên các hệ thống quan sát, bám bắt mục tiêu và điều khiển hỏa lực là một bài toán khó, phức tạp. Trong đó, vừa phải đảm bảo chất lượng của hình ảnh qua kênh quan sát, vừa đảm bảo năng lượng bức xạ thu được lớn nhất cho đầu thu và không được làm ảnh hưởng đến mắt người quan sát. Trong bài báo, tác giả trình bày một giải pháp thiết kế hệ quang tích hợp kênh ngắm ngày và thiết bị đo xa laser trong kính ngắm pháo thủ trên xe tăng T54B, T55 theo nguyên lý kính ngắm SGS-55B do Hungari cải tiến.Từ khóa: Ăng ten thu, Đo xa laser, Kính ngắm ngày, Tích hợp kính ngắm ngày và đo xa laser. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong các hệ thống quang điện tử phức tạp có các kênh quan sát ngày, đêm vàthiết bị đo xa laser, khi đòi hỏi phải được tối ưu về kích thước và trọng lượng, mộttrong những giải pháp thường được sử dụng đó là tích hợp kênh quan sát ngày vớithiết bị đo xa laser [1-3]. Thông thường, kênh quan sát ngày bao gồm một hệ kínhvật và một hệ thị kính; thiết bị đo xa laser bao gồm hệ quang kênh phát và hệquang kênh thu. Một trong những vấn đề quan trọng hàng đầu trong việc tích hợphai thiết bị này phải đảm bảo hoạt động bình thường của các thiết bị như khi khôngđược tích hợp cùng nhau: hình ảnh quan sát được rõ nhất, thiết bị đo xa đo được cựly lớn nhất, đồng thời, phải đảm bảo an toàn đối với mắt người quan sát. Kínhngắm pháo thủ SGS-55B trên xe tăng T54B, T55 do Hungari cải tiến là một trongcác hệ quang điện tử tương tự, trong đó bao gồm một kênh quan sát đêm (theonguyên lý khuếch đại ánh sáng yếu), một kênh quan sát ngày và kênh đo xa laser. Theo nguyên lý kính ngắm SGS-55B, kênh quan sát ngày được tích hợp vớithiết bị đo xa laser thành một cụm đồng nhất, độc lập và được bố trí trong mộtkhông gian rất hạn chế. Do đó, việc tính toán thiết kế để tích hợp các kênh vớinhau, đáp ứng được yêu cầu đặt ra là một bài toán khó. Đặc biệt, trong điều kiệnở Việt Nam hiện nay, khi công nghệ gia công các chi tiết quang học cũng nhiềuhạn chế. Trong bài báo, tác giả đề xuất một giải pháp thiết kế tích hợp kênh quan sátngày với kênh đo xa laser trong kính pháo thủ theo nguyên lý kính ngắm SGS-55Btrên xe tăng T54B, T55 do Hungari cải tiến, vừa đáp ứng được các yêu cầu đề ra,vừa phù hợp với các yếu tố công nghệ, đảm bảo có thể gia công chế tạo các chi tiếttại Việt Nam. 2. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ, TÍCH HỢP2.1 Phân tích yêu cầu, lựa chọn giải pháp Thiết bị đo xa laser được dùng tích hợp với kênh ngày theo thiết kế có hệ ăngten thu gồm 2 cụm thành phần gồm: hệ chuẩn trực galile 1 và hệ vật kính hội tụ 2(hình 1). Hệ vật kính hội tụ sẽ hội tụ chùm tia song song vào mặt phẳng tiêu diệncủa đầu thu.Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 54 , 04 – 2018 163 Vật lý Hình 1. Sơ đồ hệ quang ăng ten thu của thiết bị đo xa laser. 1 - Hệ galile ; 2 - Hệ vật kính hội tụ ; 3 - Phin lọc giao thoa. Đường kính thông quang của hệ được xác định theo công thức sau [4]: E pr .m D pr  2 Lm  e Lm (1) E per    1  2  trong đó, E per là năng lượng đầu phát laser; Epr.m là năng lượng nhỏ nhất của chùmtia laser mà đầu thu có thể thu được đối với mỗi bước sóng và độ rộng xung chotrước; τ1, τ2 tương ứng là hệ số truyền qua của hệ ăng ten phát và thu. Dpr là đườngkính thông quang của hệ ăng ten thu; Lm là cự ly đo; α là hệ số suy hao trong khíquyển;  là hệ số phản xạ của mục tiêu;   E s / E0 là hệ số, được xác định bằng tỷsố giữa phần năng lượng chiếu lên mục tiêu E s với toàn bộ năng lượng của chùmtia laser E0 tới mục tiêu (năng lượng đi qua mặt phẳng đặt vuông góc với chùm tialaser tại vị trí đặt mục tiêu). Với một thiết bị đo xa laser quân sự có cự ly đo lên đến 20 km, sử dụng đầuphát là loại laser rắn YAG-Nd3+ với E per = 10 mJ; đầu thu photodiode là loạiФПУ-21ВА (Nga) có Epr.m = 2,0.10-15J ; các đại lượng τ1 = 0,8; τ2= 0,8 ;α = 2,46.10-4km-1;  = 0,2 ;  = 1 [1], theo công thức (1) Dpr ≈ 54 mm. Hệ quang kênh ngày thông thường gồm một hệ vật kính và một hệ thị kính, cósơ đồ như trên hình 2 dưới đây. Hình 2. Sơ đồ hệ quang kênh quan sát ngày. 1. Vật kính; 2. Hệ đảo ảnh; 3. Thị kính; 4. Kính lưới; 5. Đồng tử vào; ...