火炮周视瞄准镜的初步设计

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1、火炮周视瞄准镜的初步设计目录14/14一、周视瞄准镜综述3二、光学系统的设计要求3三、拟定光学系统的工作原理33.1、光学系统的基本形式33.2、潜望高的形成43.3、倒像和俯仰、周视的实现4四、光学系统的外形尺寸计算54.1目镜和物镜的结构型式，焦距54.2道威棱镜尺寸并检验渐晕系数6（1）利用等效空气层求渐晕系数7（2）光路追迹法求渐晕系数84.3顶部直角棱镜和保护玻璃的尺寸84.4物镜口径计算94.5底部直角棱镜和分划板尺寸104.6验证出瞳距离114.7目镜口径计算12各光学零件主要尺寸总结13五、光学系统原理图14六、参考文献15火炮周视瞄准镜

2、的初步设计一、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14/14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

3、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

4、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14/14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

5、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

6、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

7、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

8、。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14/14物镜选择双