周视瞄准镜设计说明书

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1、9周视瞄准镜设计说明书080116-05-尚磊9周视瞄准镜设计说明书一、周视瞄准镜概述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角度范围内进行观察。对于周视瞄准镜，常见的一般利用上直角棱镜绕垂直轴做转动时，道威棱镜绕其自身光轴按一定关系互相配合互相转动角，可实现水平周视。另外，上直角棱镜能绕水平轴俯仰，实现俯仰观察。但也有少部分采用立方棱镜绕垂直轴转动实现水平周视或者一些光学元件组合实现。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

2、视，达到360°的为水平全周视。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。这个镜子最有意思的是眼睛位置不动，转动转螺可观察360°，因为它有特殊的光学结构。二、光路设计由于系统用于对远距离目标进行观察，具有的视觉放大率，因此它必然是一个开普勒望9远镜，要使用正光焦度的物镜和目镜。为了便于观察，系统应成正像，所以必须加入倒像系统。由于系统要求有一定的潜望高度，所以可以采用使光轴改变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

3、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。而棱镜则可以克服这些缺点，所以采用使光轴改变90°的棱镜形成前往高。考虑到系统的简单易携性，两个棱镜都选用直角棱镜。为了在水平面和垂直面改变光轴的方向，可以在光轴上端01点的直角棱镜绕水平和垂直轴转动。当棱镜绕经过01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0102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，

4、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，在考虑系统的轻便性，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为01处的直角棱镜转动角度的一半，且两者的转动方向相反。目前导向系统的顶端直角棱镜和道威棱镜的反射次数之和为偶数，加之低端棱镜，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。9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。综合，得到周视瞄准镜的光学原理图如下：一、结构设计周瞄准镜的主要结构包括有镜身部分、俯仰机构、方

5、向机构及齿轮差动机构等。镜身部分分为镜头、上镜体及下镜体。它承载全部光学零件。镜头装有保护玻璃和直角棱镜，上镜体无光学零件。下镜头则承载有梯形棱镜、物镜、屋脊棱镜和目镜部分。（一）周视瞄准镜中的俯仰机构，位于镜头部分，采用蜗杆蜗轮传动，用来实现对目标的高低瞄准和测量高低角。它由齿弧、蜗杆、直角棱镜筒组成。偏心套筒用来消除啮合间隙。蜗轮与直角棱镜筒连接固定在一起，蜗杆由下向上插入偏心套筒内，上端通过销钉等零件与高低分划手轮相联接。转动高低分划手轮时，蜗杆1带动齿弧和直角棱镜筒，使直角棱镜绕水平轴线转动，进行高低瞄准，并由高低分划

6、圈上读出高低角。9（二）周视瞄准镜中的解脱机构。解脱机构位于上镜体部分，采用蜗杆蜗轮传动，利用偏心机构进行方向解脱。解脱机构原理：在未解脱状态，蜗秆靠偏心套筒和扭簧的作用与蜗轮紧密啮合。转动磁辅助分划手轮时，由子蜗轮固定不动，蜗杆一方面绕自身轴线转动．同时又带动方向盘本体部分，以垂直轴为中心，绕蜗轮回转，进行方向瞄准，并可读出磁方位角和方位角的分划值。压下解脱手柄时，偏心套筒旋转，扭簧也产生扭转，使蜗杆与蜗轮脱离，此时仪器可作大角度回转。放开解脱手柄，偏心套筒靠扭簧的恢复力矩，重使蜗杆与蜗轮啮合。（三）差动机构是实现周视原理的

7、要求。周视原理要求是直角棱镜和道威棱镜绕同一光轴同时同向转动，并且道威棱镜与直角棱镜的角速度之比为1/2。齿轮传动具有瞬时角速度固定不变的特殊性，另外上面的速比要求在差动轮系中实现。差动轮系由上圆锥齿轮6、下圆锥齿轮7和行星轮8组合而成一个复杂轮系。从机械原理可知，采用转化机构可以证明，当下圆锥齿轮7固定不动时，上圆锥齿轮6之角速度与道威棱镜19之角速度之比为2:1，上圆锥齿轮6与直角棱镜15连成一体，实现上述要求。旋转手轮格值1密位（）0.06，圆周100格；读数刻度筒格值100密位（60），旋转蜗杆转动一周，蜗轮转动100

8、密位（60），即传动比i=图4差动轮系原理图图中，齿轮6、7为太阳轮，齿轮8为行星轮，道威棱镜相当于差动轮系中的系杆。设齿轮6、7的角速度分别为ω1、ω2，系杆的角速度为ωH。差动轮系是一个复杂轮系，须采用转化机构来研究。在转化机构中，齿轮6、7的角速度为ω1H=ω1-ωH,