Очки ночного видения

На приборе предусмотрен кронштейн  для крепления к каске или  шлему, за счет которого его высота равна 77 мм. А ширина очков ночного видения равна 125 мм.

 

 

 

 

3.1 Расчет и выбор окуляра

 

Произведем расчет окуляра системы:

       Увеличение прибора:

            Г = Г_ОПТ · Г_ЭОП = (f _{об '} /f _ок ) · Г_ЭОП                                (1)

 

        Требуемое из тактических соображений увеличение Г должно обеспечивать уверенное рассмотрение на экране ЭОП структуры объекта.

        Размер одной  трубы очков  ночного видения:

Lонв= f _{об '} +f _ок +Lэ                                                                 (2)

 

       Объединяем  выражения  1 и 2 в  систему и находим из них  фокусное расстояние окуляра:

Г · f _ок / Г_ЭОП= Lонв- Lэ- f _ок                                                               (3)

 

                Получаем  f _ок  подставив   следующие значения в выражение (3):

- увеличение Гэоп= ;

-расстояние от фотокатода до экрана Lэ=0.5 мм;

- увеличение ОНВ Г=;

-длина трубы   Lонв=150 мм.

f _ок=149,5/-3=-50 мм

     Находим угол поля зрения очков  ночного видения  в пространстве  изображений:

 

        

Исходя из значения фокусного расстояния окуляра f _ок=-50 мм  и углового поля окуляра  ,  которые были вычислены выше, по каталогу подберем окуляр. В данном случае выбираем окуляр Эрфле.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Расчет и выбор объектива

 

     Произведем расчет объектива  системы:

Размер  одной  трубы очков ночного  видения:

Lонв= f _{об '} +f _ок +Lэ

 

Отсюда :                                     f _{об '}= Lонв- f _ок- Lэ       (4)                                                          

 

              Получаем  f _{об '} подставив   следующие значения в выражение  (4):

- фокусное расстояние окуляра f _ок=-49,82 мм

-расстояние от фотокатода до экрана Lэ=0.5 мм;

-длина   трубы  Lонв=150 мм.

 

f _{об '}=150-50-0,5=100 мм

     Находим угол поля зрения очков ночного видения в пространстве предметов:

 

     

      Исходя из значения фокусного расстояния объектива f _{об '}=100 мм и углового поля объектива  ,  которые были вычислены выше, по каталогу подберем объектив. В данном случае выбираем объектив Руссар-РП1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Расчет и выбор электронно-оптического преобразователя

 

      Будем использовать  ЭОП 3-го поколения, с двойным прямым переносом изображения, с рабочим диаметром фотокатода 17,5 мм, со стеклянным входом и выходом на плоском волоконно-оптическом элементе с поворотом изображения на 180°.

- Увеличение Гэоп= ;

- Предел разрешения N=64 штр/мм ;

-расстояние от фотокатода до экрана Lэ=0.5 мм;

        

               Кружок рассеяния :

 

 

Основные  параметры ЭОПа 101Г-02-11С :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4  Техническое задание

       Цель задания:

Разработать конструкцию очков ночного видения с заданными характеристиками. 

 

      Область применения:

Военная техника, прибор для наблюдения объектов.

 

       Технические требования:

- диаметр фотокатода Dф=17,5 мм ;

- увеличение Гэоп= ;

- предел разрешения N=64 штр/мм ;

-расстояние от фотокатода до экрана Lэ=0.5 мм;

- увеличение ОНВ Г=;

-длина  одной трубы  Lонв=150 мм.

 

       Состав прибора:

Две зрительных трубы , каждая из которых содержит :

- Объектив;

- ЭОП- III поколение;

- оборачивающая  система;

- призма;

- окуляр.

 

       Требования к материалу:

Линзы объективов и окуляров должны быть изготовлены из высококачественного оптического стекла с многослойным просветляющим покрытием, что обеспечит высокое разрешение прибора, хорошую светосилу и прекрасное качество изображения.

Корпуса очков ночного видения должны быть изготовлены из прочных материалов, не допускающих деформации. Это легкие сплавы алюминия. Также могут использоваться и углепластики.

     

      Конструктивные требования:

Так как  очки НВ крепятся на голове наблюдателя, то к  их габаритам и массе предъявляются особые требования. Чем они легче и компактнее, тем удобнее пользоваться таким прибором. Очки ночного видения комплектуются специальными крышками, закрывающими объектив и предохраняющими его от загрязнения и механических повреждений. Кроме того, эти крышки выполняют роль диафрагмы при предпродажной проверке работоспособности прибора. Для этого в крышках проделаны маленькие отверстия или вставлены специальные светофильтры, чтобы ограничить количество света, падающего на объектив. Необходимо помнить, что после выключения питания ЭОП (индикатор включения питания, как правило, зеленый светодиод, погас) на блоке питания еще в течение нескольких минут сохраняется напряжение и нельзя снимать крышку до тех пор, пока экран ЭОП полностью не погаснет.

 

  Требования к техническому обслуживанию:

      Безотказная работа изделия, постоянная готовность его к применению зависит от выполнения требований руководства по эксплуатации и своевременного технического обслуживания.

      Техническое обслуживание заключается в периодическом выполнении мероприятий, направленных на поддержание постоянной готовности изделия к использованию по прямому назначению, а также на своевременное выявление и устранение неисправностей изделия.

       Конструкция оптических элементов должна предусматривать их оптимальное крепление с минимально возможными значениями допусков на юстировку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Техническая характеристика разрабатываемых  очков ночного видения

 

         Техническая характеристика прибора  подразумевает проведение расчетов  по точности работы основных  его узлов. Основным узлом очков  ночного видения является диоптрийная  шкала и окулярная резьба. Их  рассчитывают одновременно, так  как они взаимосвязаны.

Расчет выполняют в две стадии – предварительный, когда определяют число заходов резьбы, и окончательный, когда по рассчитанному числу  заходов определяют угол поворота шкалы  и угловое расстояние между штрихами.

Число заходов окулярной резьбы определяют по формуле

где N – число делений шкалы;

       Р – шаг окулярной резьбы (мм);

       - предварительный угол поворота диоптрийной шкалы;

       - фокусное расстояние окуляра в мм.

Число делений шкалы N равно сумме абсолютных величин заданных значений аметропии:

Если заданы симметричные значения аметропии, то

Для нашего случая имеем:

Полученное значение числа заходов  резьбы n округляем до ближайшего целого числа заходов, после чего производится окончательный расчет угла поворота диоптрийной шкалы β по формуле

Округленное число заходов резьбы до n=3. Тогда окончательный угол поворота будет

Для определения углового расстояния α между штрихами диоптрийной  шкалы, которое должно быть задано в  чертеже для ее изготовления, необходимо полученный угол β разделить на число  делений шкалы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Количественная оценка надежности

Надежность – свойство объекта  сохранять во времени в установленных  пределах значения всех параметров, характеризующих  способность выполнять требуемые  функции в заданных режимах и  условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования (ГОСТ 27.002-89). В зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации она может включать четыре составляющих – безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость и долговечность.

Безотказность – свойство объекта  непрерывно сохранять работоспособное  состояние в течение некоторого времени (или некоторой наработки).

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности  к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем  технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость – свойство объекта  сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность  объекта выполнять требуемые  функции в течение и после  хранения и (или) транспортирования.

Долговечность – свойство объекта  сохранять работоспособное состояние  до наступления предельного состояния  при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Общей отличительной чертой перечисленных  составляющих является то, что каждая из них теснейшим образом связана  с некоторой случайной величиной, имеющей размерность времени. Для  безотказности такой случайной  величиной является время Т безотказной  работы (время непрерывной работы изделия от начала функционирования до отказа или время работы между  отказами); для ремонтопригодности – это время  восстановления работоспособности изделия после отказа (длительность ремонта); для сохраняемости – время сохранения изделием своих технических характеристик и показателей (в том числе свойств безотказности, ремонтопригодности и долговечности) в условиях хранения; для долговечности – время от начала эксплуатации изделия до наступления некоторого заранее обусловленного предельного состояния.

Указанное общее свойство четырех  составляющих надежности определяет единство способов их количественного описания [4].

Количественная оценка производится по периоду нормальной эксплуатации, для которого вероятность безотказной  работы

 

а среднее  время безотказной работы

 

       

 

        Для большинства систем, элементы которых работают в условиях постоянства интенсивности отказов, вероятность безотказной работы может быть определена по формуле

где - вероятность безотказной работы i-го элемента, отказ которого приводит к отказу всей системы; - интенсивность отказов всей системы. Тогда среднее время безотказной работы системы будет

Значения интенсивности отказов  для важных элементов очков ночного  видения:

- для  инфракрасного светодиода – 0,2 1/ч;

- для  источника питания – 5,0 1/ч;

- для  контактов (на один) – 0,25 1/ч.

Тогда среднее время безотказной  работы для очков ночного видения  будет

Однако следует отметить, что  эти данные весьма условны. Точные значения интенсивности отказов различных  элементов системы могут быть определены из экономического анализа  технологического процесса и экономических  потерь при отказах систем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Описание устройства и принципа работы проектируемых очков ночного видения

 

Очки ночного видения предназначены  для наблюдения и рассматривания различных объектов в сумраке  или в полной темноте. Изготавливаются  для работы в районах с умеренно-холодным, а также влажным и сухим  климатом. В нашей стране очки ночного  видения выпускаются преимущественно  Белорусским оптико-механическим объединением (БелОМО).

Очки ночного видения ( приложение ) представляют собой сочетание следующих  основных узлов: корпуса 1, объектива 2, оборачивающей системы 3, блока окуляров 4, электронно-оптического преобразователя 6 и блока призм 7.

Сначала к корпусу 1 посредством  винтов 23 и шайб 29 крепиться блок питания 8 с кронштейном 9 для закрепления  очков на шлем или каску. Последний  устанавливается на корпусе блока  питания 8 с помощью винтов 25 с  шайбами 30, планки 13, заглушки 16 и винта 28. Далее в корпус 1 ставится оборачивающая  система 3 в оправе, имеющая насыпную конструкцию, и зажимается резьбовым  кольцом. Затем помещается блок призм 7 для развода пучка лучей на два глаза. Он поджимается блоком окуляров 4 (также насыпной конструкции), который крепится к корпусу 1 за счет винтов 21. Затем с другой стороны  корпуса 1 в него устанавливаются  контакт 5 и ЭОП 6. Контакт поджимается  с помощью гайки 12. Включение ЭОПа выполняется кнопкой на блоке  питания 8 простым нажатием. Далее  на корпус 1 навинчивается переходная оправа 11, на которую устанавливается  оправа 10.В последнюю вкручивается объектив 2 насыпной конструкции. Для  обеспечения герметичности прибора  используют резиновые кольца 17 и 18.