火炮周视瞄准镜初步规划设计.doc

火炮周视瞄准镜初步设计
周视瞄准镜综述
1、周视瞄准镜是周视望远镜一种。周视瞄准镜目镜位置不动而镜头可以绕垂直轴在水平方向一定角度范畴内进行观测。
2、按观测范畴划分，周视瞄准镜可以分为水平半周视和水平全周视。其中，观测范畴不大于360°为水平半周视，达到360°为水平全周视。
3、有周视性能瞄准镜，可以扩大观测范畴，同步，俯仰时目镜不动，以便观测者不用变化自己位置和方向，观测到四周景物。
4、在火炮上装备周视瞄准镜能使操作员更清晰以便地观测远距离目的，并对此作出精确分析和瞄准，必要时予以目的精准打击。
光学系统技术规定
光学特性：
视放大率：                     
物方视场角：                      
出瞳直径：                        
出瞳距离：                       
潜望高：                          
规定成正像 
光学系统规定实现俯仰瞄准范畴±18° 
光学系统规定实现水平瞄准范畴360° 
俯仰和周视中观测位置不变 
渐晕系数K=.
三、依照规定拟定光学系统工作原理
1、光学系统基本形式：望远系统；
光学系统基本构造：物镜、目镜、分划板、保护玻璃，为形成潜望高，俯仰和周视，考虑如何选取棱镜；
运用棱镜转动定理拟定棱镜及转动方向；
共轴系统和棱镜系统组合；
孔径光阑拟定。
2、设计原理
（1）望远系统分析：
火炮周视瞄准镜用于观测远处物体，将远处物体放大，便于观测和测量。因而火炮周视瞄准镜是一种望远光学系统。而望远光学系统有如下两种形式：

开普勒望远系统 伽利略望远系统

由于系统是对远距离目的进行观测，具备视角放大率，因而必然是开普勒望远镜，要使用正光焦度目镜和正透镜作为物镜。
（2）棱镜系统分析：由于系统规定有一定潜望高度，因此可以采用两个使光轴变化90°棱镜或平面镜，但平面镜安装，固定十分困难，并且所镀反光膜易脱落，还会在反射时导致百分之十左右光能损失，因此用平面镜进行反射并不抱负，而棱镜
则具备易安装固定，反射效率高特点，因此采用两个使光轴变化90°棱镜形成潜望高。考虑到系统简朴易携性，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变化光轴方向，可以在光轴上端点位置安顿一种直角棱镜，使之绕水平和垂直轴转动。当棱镜绕通过点垂直于主截面水平轴转动时，像方向不会发生旋转。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。咱们规定像平面不转，必要使像面产生个相反方向转动。由于规定出射光轴方向不变，系统下端使光轴变化90°棱镜显然不能转动。这样就必要加入一种棱镜，运用它旋转来补偿像平面转动，而不使光轴方向变化。依照前面规则，在光轴同向情形，欲运用棱镜旋转使像面转动，反射次数应为奇数，在考虑到系统轻便性，故选取道威棱镜。
此时倒像系统中顶端直角棱镜和道威棱镜反射次数之和为偶数。加上底端棱镜，系统成镜像，又系统规定成正像，且在望远系统中成倒像，故棱镜系统需成完全倒像。可考虑选取其中一种棱镜为屋脊棱镜，这里选底端直角棱镜为屋脊棱镜。 
考虑到物镜和目镜之间距离也许不是很大，因此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，
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。在相似通光口径下圆形面积最小，故别的除棱镜外均选用圆形。
分划板应放在物镜物方焦点处。
（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、需要计算外形尺寸有：
（1）选取物镜目镜构造形式，计算关于特性参数：相对孔径、焦距、直径…
（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）拟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、选取物镜、目镜构造型式，计算有关参数。
物方视场角
∵ ∴
由于出瞳距离要不不大于，因此应选取出瞳距离较长目镜，又考虑到其为军用瞄准仪器，因此选取对称目镜。由于对称目镜相对出瞳距离，且>=，因此目镜焦距 。长出瞳距离观测并无影响，且目镜焦距较长，则物镜焦距较长，分划板上不同刻度之间距离也