CN1059411A - 瞄准装置 - Google Patents

Abstract

一种通过操作人员头部的移动来导引寻标装置 的瞄准系统，它包括：一个固定寻的装置的活动结构； 一个安装在活动结构上的座椅，一个与瞄准线相联的 头盔和一个检测头盔相对于活动结构的角度偏移的 检测机构。如果检测出有任何偏移，伺服驱动机构便 根据检测机构的信号开始工作，并按照偏移量移动活 动结构。检测机构沿垂直于瞄准线的平面与头盔磁 性地连接，该检测机构包含一个铰接式的可伸缩连 杆，并由一气密的波纹管将其套住，以防损伤。

Description

本发明涉及一种瞄准系统，用以通过操作人员头部的移动来导引寻标装置。

这种寻标装置可以是例如武器、照相机或类似的装置。

西德专利DE-A-2436169公开过一种用来导引武器式的寻标装置的瞄准系统，它包含：一个移动武器用的伺服驱动机构;一个带有一个瞄准器的头盔式头部装置;检测头盔角度位置的检测机构和用来控制伺服驱动机构的控制装置。控制装置根据检测机构的信号进行工作，根据戴头盔的操作者的注视方向导引武器。检测机构检测头盔相对于不随武器移动的固定参考坐标的角度。这就要求检测机构的角度传感器及检测机构伺服驱动机构间的控制回路要十分精确并且是线性的，以保证根据操作者的视线在各种角度上精确导引武器。

美国专利US-A-3262210和英国专利GB-A-2122731公开了带有连接到头盔上的铰接的机械连杆式检测机构的瞄准系统。这些装置都存在与上述的DE-A-2436169一样的缺点。

按照本发明，检测机构是为了检测头盔装置相对于安装寻标装置的活动结构的偏移角度，因此，参考坐标的位置与活动结构成一定角度，并且，伺服驱动机构根据检测机构的信号工作，根据上述角度偏移的范围移动活动结构。

上述活动结构可以包括操作者的座椅。

上述检测机构包含一个可拆卸地连接到头部装置上的铰接式机械连杆，该检测机构和头部装置间可以沿一个垂直于瞄准线的平坦连接界面相连接。

上述伺服驱动机构用来带动活动结构绕旋转轴线及与其垂直的升降轴线运动，并且，上述机械连杆的一端通过具有互相垂直的第一和第二铰接轴线的第一铰接头连接到头部装置上，而另一端则通过具有互相垂直的第一和第二铰接轴线的第二铰接头连接到活动结构上。该第一铰接头的第一铰接轴线与第二铰接头的第一铰接轴线处于本平行于旋转轴线的同一平面内，而第一铰接头的第二铰接轴线与第二铰接头的第二铰接轴线处于平行于升降轴线的同一平面内。

本发明的装置还包括一些磁性构件，用来将检测机构沿上述的连接接界面通过磁性连接到头部装置上。

上述磁性构件可以固定到头部装置上，并且具有同平面的极面，该极面规定了一个垂直于瞄准线的平面。并且，上述检测机构的端部有一个由铁磁材料制成的、可转动的盘式连接器，它具有一个与其转动轴线相垂直的平面，以便与上述极面相接合。

本发明的装置还包括独立的传感机构，用来探测检测机构是否与头部装置断开，并相应地停止伺服机构的工作。

上述独立的传感机构可以包含一个对磁性构件的靠近程度敏感的舌簧元件。

本发明的装置还包括位于铰接式机械连杆两端的端块和一个由气密材料制成的柔性管，该柔性管从一端块延伸到另一端块，形成了环绕连杆的封闭空间，空气能以一限定的速度从该空间逸出或进入该空间里。

上述铰接式连杆可以是可伸缩的，而上述柔性管可以是一波纹管。

现在参考附图通过例子来较详细地阐述本发明。

附图中：

图1是本发明的瞄准装置的立体图，图中也示出了操作者，

图2是构成该部分的角度检测机构的断开的立体剖视图，

图3是显示与角度检测机构有关各种转动轴线的立体图，

图4是上述角度检测机构前端部分的轴向剖视图，

图5是沿图4中箭头V的方向的侧视图，

图6是本发明的瞄准装置的角度检测机构与伺服马达间控制回路简图。

参见图1，标号10总的表示导引一种武器12的装置，该武器的射击线以14表示。武器安装在一个活动结构16上，操作者20的座椅18也安装在该活动结构上。操作者戴有头盔22，头盔上配有瞄准器24，其瞄准线以26表示。

活动结构16（包括武器12和座椅18）安装在一个固定的底28上，由两个伺服马达组成的驱动机构分别用来改变活动结构相对于底座的升降高度和转动角度。图中30为耳轴之一，活动结构16绕这种耳轴转动时则可改变其仰角。

在座椅18的后边，有一个与活动结构16固定在一起的托架32，在托架32和头盔22之间，有一个角度检测机构34，它的后端与托架32相连，而前端连接到头盔22的背后。

下面参见图2-5。上述的角度检测机构34包括位于其前端的一个带有低碳钢盘38的连接器36和一个从连接器36延伸到托架32的可伸端的连杆40。连杆40通过第一铰接头42和第二铰接头44分别连接到连接器36和托架32上。第一铰接头42允许连杆40绕互相垂直的两个铰接轴线46.1和46.2作相结连接器36的转动，在每个铰接轴线46.1和46.2的位置上，分别安装一个线性电位计48.1和48.2。正如下面所要阐述的一样，这些线性电位计与一个电路连接，以便能够提供相应于连杆40绕铰接轴线46.1和46.2转动的角度的电信号输出。第二个铰接头44允许连杆绕互相垂直的两个铰接轴线50.1和50.2作相对于托架32的转动。同样，此处在每个铰接轴线50.1和50.2上也分别安装一个线性电位计52.1和52.2。它们提供相应于连杆40分别绕铰接轴线50.1和50.2转动角度的电信号输出。

图3的线46.3是基准线，它相对于头盔22固定的并与瞄准线26相平行（见图1），而线50.3也是一条基准线，它相对于活动结构16是固定的，并与瞄准26相平行（见图1）。

铰接头42和44的布局可使其铰接轴线46.1和50.1总是处在同一平面上，而这一平面又与活动结构16的旋转轴线相平行。而且，铰接头42和44的布局又可使其铰接轴线46.2和50.2总是处在同一平面上，而这一平面又与活动结构16的升降轴线相平行。铰接轴线46.2和50.2相对于连杆40是固定的，并且彼此互相平行。这就大大地简化了控制电路，下面将参考图6说明这一点。

在钢盔22接近操作者的颈部处，固定有三块具有共面平极面的永久磁铁54，因此，低碳钢盘38能够通过磁性固定到磁铁54上。上述极面的平面垂直于线46.3，因此也垂直于瞄准线26。

导线56从电位计48.1、48.2、52.1和52.2引出，接到活动结构16的升降和横移机构的控制电路上。这将在下面参考图6更详细地说明。

连杆40以及铰接头42和44由一柔性套管套住，这种柔性套管可以是由橡胶或其它类似的柔性不透气薄层材料制成的波纹管58。波纹管58的一端固定到连接器36端部组成连接器36的一部分的端块60上。其相对的另一端则连接到端块61上，以组成一个较为气密的外套。

连杆40的两个部分可按图3箭头A所示彼此相对地作伸缩移动，但是，这两部分间的连接结构使它们不能绕连杆的纵向轴线作彼此相对的转动，而连接器36的结构则可使盘38绕轴线46.3作相对于铰接头42的转动，如图3箭头B所示。这就允许操作者的头部在连杆40所达到的范围内作完全自由的运动。

连杆36的详细结构如图4和图5所示。上面所述的端块60由铝或其它非磁性材料制成。盘38带有环形的平面62和截头锥形轴套63，轴套63罩住无磨擦轴承64和66，该组件通过簧环68和固定螺钉70夹在一起，螺钉70被塑料帽72盖住。图5示出上述组件与盔38互相配合在一起时三块磁铁54的位置。

下面参见图6，电位计48.2和52.2按照电路上背对背的方式互相连在一起，并且它们的游标连到加法放大器74.1上。由于电位计是背对背地电连接的，故加法放大器74.1的输出就相对于连杆40分别绕铰接轴线46.2和50.2转动的角度之差。因此，不管连杆40绕铰接轴线46.2和50.2转动的角度如何，只要轴线46.3和50.3是平行的，加法放大器74.1的输出就总是等于零。加法放大器74.1的输出通过另一个加法放大器76.1送到伺服功率放大器78.1中，伺服功率放大器78.1又连接到伺服马达80.1上以驱动伺服马达80.1。伺服马达80.1工作时可使活动结构上绕升降轴线作相对于底座28的运动。

加法放大器74.1和76.1以及功率放大器78.1组成电路的第一信道82.1，电路还带有第二信道82.2，它包括加法放大器74.2和76.2以及连接到伺服马达80.2的功率放大器78.2。伺服马达80.2工作时间可使活动结构16绕旋转轴线作相对于底座28的运动。第二信道82.2的输入信号来自电位计48.1和52.1（图4中未示出），此处的布置也是要使得不管连杆40绕铰接轴线46.1和50.1的转动角度如何，只要轴线46.3和50.3是平行的，加法放大器74.2的输出总是等于零。

铰接头42和44的特殊布局能够实现使用两个简单而独立的信道或控制回路，一个用于控制伺服马达80.1，另一个则用于控制伺服马达80.2。

不管什么时候，只要角度检测器34检测出轴线46.3和50.3之间有任何角度的偏移，一个或两个伺服马达80.1，80.2就会起动，并驱使活动结构16（从而使轴线50.3）根据角度的偏移量而移动。如果操作者的眼睛始终盯住武器要射击的目标，上述动作就会使偏移减至零。使用这种方法，射击线14将跟随着瞄准线26。

加法放大器76.1和76.2分别有一个第二输入84.1和84.2。该第二输入是来操纵杆控制系统，操作者通过这一系统来调整导引角与弹道的关系。

空气能够从例如端块61上的一个限定的开口（图中未示出）进入或离开由波纹管58和端块61、62形成的封闭空间，这就有可能对检测机构34产生减振作用，以便对它们过快的运动起缓冲作用并避免共振问题。

为了防止伺服马达80.1、80.2带动武器向下移动，应将连接器36与头盔22拆开并取下来，在连接器36上安装一个舌簧元件86，这样，连接器的接触或断开就取决于磁铁54是否与低碳钢盘38相接触。舌簧元件86是按下面方法连接到控制电路82.1、82.2上的，即当磁铁54与盘38分离时，伺服马达80.1和80.2停止工作。

可以看出，角度检测的工作与头盔22和武器12间的固定参考坐标没有关系，它直接连接在头盔与活动结构16（武器牢牢地安装在它的上面）之间，这样有一个好处，也就是说，控制电路的任何非线性以及回路增益的任何变化等都不会影响工作精度。因此，例如有可能用便宜的电位计代替昂贵的同步器，而且，装置的精度不会受旋转轴线与升降轴线垂直度的不精确性所影响。

由于头盔22和角度检测机构34间的连接界面与瞄准线26相垂直，头盔很容易快速卸下或垂新安装而不影响操作精度。当重新将检测和构连接到头盔22上时，只要盘38的平面62与磁铁54的极面对齐，任何转动的或平移的偏差都不影响工作精度。而且，从头盔22上卸下检测机构34时也不需要用任何紧固工具拧松，卸下时只需简单地将它们互相拉开则可。这一点在发生事故或其它紧急情况下尤为重要。

Claims (10)

1、一种通过操作人员头部的移动来导引寻标装置(12)的瞄准系统，它包括：一个牢牢地固定着或者安装着寻的装置的活动结构(16)；一个移动该活动结构的伺服驱动机构(80.1，80.2)；一个悬挂在或戴在操作者头上的头部装置(22)以及用来检测头部装置相对于参考坐标(50.1，50.2，50.3)的角度偏移的检测机构(34)，其特征在于，

上述检测机构(34)用来检测头部装置(22)相对于活动结构(16)的角度偏移。因此，参考坐标(50.1，50.2，50.3)相对于活动结构成一固定的角度；并且

上述伺服驱动机构(80.1，80.2)根据检测机构(34)的信号进行工作，按照上述角度的偏移量移动上述的活动结构。

2、根据权利要求1所述的瞄准系统，其特征在于，上述活动机构包括一个操作人员的座椅（18）。

3、根据权利要求1或2所述的瞄准系统，其中，上述头部装置（22）与瞄准线（26）相联系，并且上述检测机构（34）包括一个可拆卸地安装到头部装置的铰接式机械连杆（40），该系统的特征在于，

上述检测机构（34）与头部装置（22）之间是沿着一个垂直于瞄准线（26）的平坦连接界面（62）相连接的。

4、根据权利要求3所述的瞄准系统，其中，上述伺服驱动机构（80.1，80.2）用来带动活动结构（16）绕旋转轴线和绕垂直于旋转轴线的升降轴线转动，并且，其机械连杆（40）的一端通过一个带有相互垂直的第一第二铰接轴线（46.1，46.2）的第一铰接头（42）连接到头部装置（22）上，而另一端则通过一个带有互相垂直的铰接轴线（50.1，50.2）的第二铰接头（44）连接到活动结构（16）上，该系统的特征在于，

上述第一铰接头的第一铰接轴线（46.1）与上述第二铰接头和第一铰接轴线（50.1）处于平行于上述旋转轴线的同一平面上;并且，

上述第一铰接头的第二铰接轴线（46.2）与上述第二铰接头的第二铰接轴线（50.2）处于平行于上述升降轴线的同一平面上。

5、根据权利要求3或4的瞄准系统，其特征在于，它包含沿上述连接界面（62）将检测机构（34）磁性地连接到头部装置（22）上的磁性构件（54）。

6、根据权利要求5的瞄准系统，其特征在于，

上述磁性构件（54）固定到头部装置（22）上，并且带有共面极面，这些极面规定了一个垂直于瞄准线（26）的平面，并且，

上述检测机构（34）在其端部带有一个铁磁材料制造的可转动盘式连接器（38），该连接器带有一个垂直于其转动轴线（46.3）的平面（62），以便与上述极面相接合。

7、根据权利要求5或6的瞄准系统，其特征在于，它包含一个独立的传感机构（86），用来探测检测机构（34）与头部装置（22）是否脱离，并相应地停止伺服驱动机构（80.1，80.2）的工作。

8、根据权利要求7的瞄准系统，其特征在于，上述独立的传感机构（86）包含一个对磁性构件（54）的靠近程度敏感的舌簧元件（86）。

9、根据权利要求3-8中任一项的瞄准系统，其特征在于，在上述铰接式机械连杆（40）的每一端各带有一个端块（60，61），并且，有一个由柔性的气密材料制成的套管（58）从上述的一个端块延伸至另一个端块，形成一个包围连杆的封闭空间，空气能以一限定的速度从这一封闭空间中逸出或进入到它的内面。

10、根据权利要求9的瞄准系统，其特征在于，上述铰接式连杆（40）是可伸缩的;而套管（58）是一个波纹管。

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