火炮周视瞄准镜初步设计

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1、火炮周视瞄准镜初步设计一、周视瞄准镜综述1、周视瞄准镜是周视望远镜的一种。周视瞄准镜的目镜位置不动而镜头能够绕垂直轴在水平方向一定的角度范围内进行观察。2、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。3、有周视性能的瞄准镜，可以扩大观察范围，同时，俯仰时目镜不动，方便观察者不用改变自己的位置和方向，观察到四周的景物。4、在火炮上装备周视瞄准镜能使操作员更清晰方便地观察远距离目标，并对此作出准确的分析和瞄准，必要时给予目标精

2、确的打击。二、光学系统的技术要求光学特性：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18 光学系统要求实现俯仰瞄准范围±18° 光学系统要求实现水平瞄准范围360° 俯仰和周视中观察位置不变 渐晕系数K=0.5.三、根据要求拟定光学系统的工作原理1、光学系统的基本形式：望远系统；光学系统的基本结构：物镜、目镜、分划板、保护玻璃，为形成潜望高，俯仰和周视，考虑如何选择棱镜；

3、利用棱镜转动定理确定棱镜及转动方向；共轴系统和棱镜系统的组合；孔径光阑的确定。2、设计原理（1）望远系统分析：火炮周视瞄准镜用于观察远处的物体，将远处的物体放大，便于观察和测量。因此火炮周视瞄准镜是一个望远光学系统。而望远光学系统有以下两种形式：开普勒望远系统伽利略望远系统由于系统是对远距离目标进行观察，具有视角放大率，因此必然是开普勒望远镜，要使用正光焦度的目镜和正透镜作为物镜。（2）棱镜系统分析：18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

4、困难，而且所镀的反光膜易脱落，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，而棱镜则具有易安装固定，反射效率高的特点，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。（3）俯仰周视分析：为了在水平面和垂直面内改变光轴的方向，可以在光轴上端点的位置安置一个直角棱镜，使之绕水平和垂直轴转动。当棱镜绕经过点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，像平面亦将随之转动。我们要求像平面不转，必

5、须使像面产生个相反方向的转动。由于要求出射光轴的方向不变，系统下端使光轴改变90°的棱镜显然不能转动。这样就必须加入一个棱镜，利用它的旋转来补偿像平面的转动，而不使光轴的方向改变。根据前面的规则，在光轴同向的情形，欲利用棱镜的旋转使像面转动，反射次数应为奇数，在考虑到系统的轻便性，故选择道威棱镜。此时的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，又系统要求成正像，且在望远系统中成倒像，故棱镜系统需成完全的倒像。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

6、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。 注：棱镜转动定理见附录A。（4）保护玻璃、分划板：保护玻璃可放置在距顶端棱镜10mm处，18考虑到其应用环境，可将保护玻璃斜置，此时保护玻璃为椭圆形。在相同通光口径下圆形面积最小，故其余除棱镜外均选用圆形。分划板应放在物镜的物方焦点处。（5）总体布局：由上到下，由左至右依次为保护玻璃、顶端棱镜、道威棱镜、物镜、低端棱镜、分划板、目镜。总体布局如下：经验算该系统成正像。3、需要计算的外形尺寸有：（1）选择物镜目镜的结

7、构形式，计算有关特性参数：相对孔径、焦距、直径…18（2）计算道威棱镜尺寸并验证渐晕系数；（3）计算顶部棱镜，保护玻璃尺寸（考虑俯仰角度）；（4）计算物镜口径；（5）确定底部棱镜和分划板尺寸；（6）目镜口径计算；（7）验证出瞳距离和潜望高。四、系统外形尺寸计算：1、选择物镜、目镜结构型式，计算相关参数。物方视场角∵∴因为出瞳距离要不小于，所以应选择出瞳距离较长的目镜，又考虑到其为军用瞄准仪器，所以选择对称目镜。因为对称目镜的相对出瞳距离，且>=，所以目镜的焦距。长出瞳距离的观察并无影响，且目镜焦距较长，则

8、物镜焦距较长，分划板上不同刻度之间距离也较大，较易于分辨，故采用=的目镜。此时有。因为出瞳直径，所以入瞳直径。所以物镜相对孔径.根据焦距和相对孔径选择双胶物镜合适，且物方视场角也满足双胶物镜的视场要求。2、道威棱镜尺寸：（1）18因为在相同的通光口径下道威棱镜在系统中体积最大，且当斜光束通过时，它的口径比轴向光束的口径加大较少，考虑到系统的总体积、质量不可过大，所以选择道威棱镜的中间作为系统的名义孔径光阑。取道威棱镜的的通光口