Инженер-подполковник Эфрос И. Е. Основы устройства прицелов для бомбометания -------------------------------------------------------------------------------- Издание: Эфрос И. Е. Основы устройства прицелов для бомбометания. — М.: Воениздат МВС СССР, 1947. — 320 с. Издание 2-е, переработанное. Цена 10 руб. Scan: Андрей Мятишкин (amyatishkin@mail.ru) Аннотация издательства: В книге освещаются вопросы устройства отдельных элементов бомбардировочных прицелов и принципы решения задач прицеливания при бомбометании. Книга в формате DjVu — 4274 кб Невыправленный текст в формате TXT — 512 кб ОГЛАВЛЕНИЕ Глава первая. Прицеливание (стр. 5) Глава вторая. Оптика прицелов (стр. 12) 1. Назначение оптики в прицелах (стр. 12) 2. Основные законы геометрической оптики (стр. 14) 3. Детали оптических систем (стр. 23) 4. Диоптрийное приспособление (стр. 28) 5. Свойства телескопических систем (стр. 31) 6. Оптика коллиматорных прицелов (стр. 37) 7. Преимущества и недостатки телескопической и коллиматорной оптики (стр. 39) Глава третья. Счетно-решающие механизмы (стр. 43) 1. Передача вращательного движения (стр. 43) 2. Храповики и храповые передачи (стр. 53) 3. Передачи, преобразующие движение (стр. 54) 4. Ограничители, стопоры и фиксаторы (стр. 58) 5. Реверсивные механизмы (стр. 63) 6. Масштабы механизмов (стр. 66) 7. Суммирующие механизмы (стр. 69) 8. Множительные и тригонометрические механизмы (стр. 85) 9. Графики (стр. 103) 10. Кулачковые механизмы (стр. 114) 11. Коноиды (стр. 121) Глава четвертая. Регуляторы (стр. 136) Глава пятая. Электрические синхронные передачи и следящие системы (стр. 150) 1. Синхронная передача трехпроводная (стр. 151) 2. Синхронная передача четырехпроводная (стр. 157) 3. Синхронная передача с реостатным ключом (стр. 161) 4. Самосинхронизирующаяся передача (сельсин) (стр. 162) 5. Назначение следящих систем (стр. 165) 6. Следящие системы с контактным приспособлением Сперри (стр. 166) 7. Контактное приспособление Эриксона (стр. 169) 8. Анкерное контактное приспособление (стр. 172) 9. Следящая система со сдвигающимися щетками (стр. 174) 10. Следящая система с муфтой (стр. 175) 11. Следящая система с храповой подачей (стр. 176) 12. Пневматическая следящая система (стр. 179) 13. Амплидин (стр. 181) Глава шестая. Вертикали и стабилизаторы (стр. 183) 1. Принципы стабилизации визирного луча (стр. 183) 2. Элементарная теория маятника (стр. 188) 3. Маятниковые вертикали (стр. 189) 4. Основные законы гироскопа (стр. 194) 5. Гироскопические вертикали (стр. 200) 6. Стабилизаторы векторов (стр. 207) Глава седьмая. Боковая наводка (стр. 213) 1. Векторные способы боковой наводки (стр. 214) 2. Боковая наводка по промеру угла сноса (стр. 217) 3. Метод кратных углов (стр. 219) 4. Синхронный метод боковой наводки (стр. 225) Глава восьмая. Методы прицеливания по дальности (стр. 227) 1. Векторный метод (стр. 227) 2. Базисные методы (стр. 230) 3. Временной способ определения момента сбрасывания (стр. 243) 4. Определение угла прицеливания номографическим способом (стр. 245) 5. Синхронный метод прицеливания (стр. 246) 6. Принцип автосинхронизации (стр. 253) 7. Принципы учета отставания (стр. 257) Глава девятая. Механизмы прицелов (стр. 264) 1. Механизмы боковой наводки (стр. 264) 2. Механизмы углов визирования (стр. 273) 3. Механизмы углов прицеливания (стр. 277) 4. Механизмы смещения (стр. 290) 5. Шкалы прицелов (стр. 301) ОТ АВТОРА Современные бомбардировочные прицелы — это сложные приборы. Обычно составными элементами их бывают счетно-решающие механизмы, гироскопы, электрические синхронные передачи, следящие системы и т. п. Для изучения устройства прицелов, особенно новых образцов, и для правильной их эксплоатации, в первую очередь, необходимо знать основы устройства отдельных составных элементов, применяемых в прицелах, а также принципы решения задач прицеливания. Исходя из решения этих задач и составлена данная книга. Учитывая, что труд предназначается для широкого круга читателей технического и штурманского состава частей ВВС, материал дается в элементарном изложении с большим количеством иллюстраций и конкретных примеров. Это, по нашему мнению, должно облегчить самостоятельное изучение излагаемых вопросов. Инженер-подполковник ЭФРОС И. Е. ================================================== ИНЖЕНЕР-ПОДПОЛКОВНИК ЭФРОС И. Е. ОСНОВЫ УСТРОЙСТВА ПРИЦЕЛОВ ДЛЯ БОМБОМЕТАНИЯ ИЗДАНИЕ 2-е, ПЕРЕРАБОТАННОЕ ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МИНИСТЕРСТВА ВООРУЖЕННЫХ СИЛ СОЮЗА ССР МОСКВА —1947 Инженер-подполковник ЭФРОС И. Е. "Основы устройства прицелов для бомбометания". В книге освещаются вопросы устройства отдельных элементов бомбардировочных прицелов я принципы решения задач прицеливания при бомбометании. ОТ АВТОРА Современные бомбардировочные прицелы — это сложные приборы. Обычно составными элементами их бывают счетно-решающие механизмы, гироскопы, электрические синхронные передачи, следящие системы и т. п. Для изучения устройства прицелов, особенно новых образцов, и для правильной их эксплоатации, в первую очередь, необходимо знать основы устройства отдельных составных элементов, применяемых в прицелах, а также принципы решения задач прицеливания. Исходя из решения этих задач и составлена данная книга. Учитывая, что труд предназначается для широкого круга читателей технического и штурманского состава частей ВВС, материал дается в элементарном изложении с большим количеством иллюстраций и конкретных примеров. Это, по нашему мнению, должно облегчить самостоятельное изучение излагаемых вопросов. Инженер-подполковник ЭФРОС И. Е. ГЛАВА ПЕРВАЯ ПРИЦЕЛИВАНИЕ ^Произвести прицеливание — это значит определить и привести самолет в такую точку пространства, в которой сброшенная с самолета бомба попадет в намеченную цель. Рассмотрим случай бомбометания с горизонтального полета при боковом ветре J. Такой случай бомбометания принято называть общим. При боковом ветре движение самолета относительно земли можно рассматривать состоящим из двух независимых перемещений. Это, во-первых, перемещение самолета по курсу со скоростью V, равной воздушной скорости самолета (принимаем, что направление воздушной скорости совпадает с направлением продольной оси самолета), и, во-вторых, перемещение самолета вместе с воздушной массой по направлению и со скоростью ветра U (рис. 1). N N /"» \ # W-J '^-L. ОС с* •»| I и/ 5 S Рие.л1. Аэронавигационный треугольник скоростей В результате абсолютная скорость самолета равна геометрической сумме двух скоростей: воздушной скорости самолета V и скорости ветра U. Эта результирующая скорость называется 1 Бомбометание в плоскости ветра или при безветрии происходит редко, и в этих случаях прицеливание значительно проще. 5 путевой скоростью и обозначается W. Направление путевой скорости отлично от курса самолета и образует с ним угол а, называемый углом сноса. Величины W и а зависят от величины воздушной скорости V, скорости ветра U и бортового угла ветра е. Бортовой угол ветра, как видно из рисунка, равен разности направления ветра о и курса самолета /С. я__К " *\« На рис. 2 изображена траектория бомбы при бомбометании с боковым ветром. В точке О происходит сбрасывание бомбы с самолета. Через время Т бомба падает на землю. О VT *V ** N Рис. 2. Траектория бомбы при боковом ветре За время падения бомбы самолет относительно воздушной массы пройдет расстояние, равное VT (отрезок ОБ, на схеме). Бомба, имеющая начальную скорость по горизонту, равнук^скорости самолета, должна бы при этом по прошествии времени / упасть на землю в точке В. Но вследствие сопротивления воздуха ее горизонтальная скорость постепенно уменьшается, и бомба должна упасть на землю не в точке Я, а в точке /v0, отстав от самолета на величину BN* = А. Эта величина называется отставанием. За то же время самолет, перемещаясь вместе с массой воздуха, пройдет в направлении ветра расстояние UT (отрезок В,С по схеме). Проекция отрезка Я0С на землю равна отрезку ВС, - B.C. В том же направлении и на то же расстояние ветер снесет также и бомбу, сброшенную с само- лета. Если при безветрии бомба упадет в точке /V0, то при боковом ветре, снесенная ветром на расстояние UT (отрезок N0.V ---; ВС^ на схеме), она упадет в точке N. Так как отрезки -V0/V и ВСг равны и параллельны между собой, то и отрезки NQB и NCi также равны и параллельны. Следовательно, W0? ==--М7--= Д. Линию ОС, направленную по путевой скорости самолета, называют линией пути. Линию ОВ0, направленную по воздушной скорости самолета, называют курсовой линией. Вертикальную плоскость OOflCt проходящую через линию пути, называют плоскостью пути. Вертикальную плоскость ОО^ВВй^ проходящую через курсовую линию, называют плоскостью курса. Отрезок О^М представляет собой перемещение бомбы по направлению линии боевого пути и называется продольным относом бомбы. Относ бомбы обозначается через А. Величина Л, как видно из рисунка, определяется следующей зависимостью: А = O.Q — М Ct. OjCj равно пути самолета за время падения бомбы Tt т. е. величине WT. МСг из прямоугольного треугольника NMC^ равно A-cos а. Тогда А = WT — A «cos а. Смещение бомбы в сторону от плоскости пути (отрезок NA/I) называется боковым относом или смещением бомбы и обозначается через д. Величина д из треугольника NMCi определится по формуле d = A- sin a. Линия, параллельная проекции пути самолета и отстоящая от нее на расстоянии бокового смещения д, называется линией разрывов. На этой линии должны находиться точки падения всех бомб, сброшенных с самолета, летящего с постоянным режимом по курсу OBQ (без учета рассеивания бомб). Таким образом, для прицельного бомбометания с горизонтального полета при боковом ветре необходимо выполнение следующих условий: 1. Самолет должен пройти относительно пели так, чтобы плоскость пути была на расстоянии смещения д от цели и притом с наветренной стороны. Линия разрывов при этом пройдет через цель. 2. Сбрасывание бомбы нужно произвести в тот момент, ког^а проекция самолета на землю будет находиться от цели на расстоянии относа. / Момент прицельного сбрасывания бомбы (вид сверху}хпока-зан на рис. 3. В этот момент плоскость пути отстоит ^т цели на расстоянии, равном смещению д, и самолет находится от цели на расстоянии относа А. Плоскость пути самолета при этом будет повернута относительно плоскости курса на угол сноса а. л**? с#ь «1VC*L Плоскость бо&вого пуШ( ' ~ "•--.*• В •*а... . -.... А иеяь Линия раар&двв Рже. 3. Боевой путь самолета Придание самолету правильного движения относительно цели называется боковой наводкой или прицеливанием по направлению. Определение момента сбрасывания бомбы называется прицеливанием по дальности. Совокупность действий при боковой наводке и при определении момента сбрасывания называется прицеливанием. Прицелы для бомбометания должны, следовательно, решать две основные задачи: 1. Вывод самолета на боевой путь и обеспечение правильного движения его по этому пути. 2. Определение момента сбрасывания бомб на боевом пути. Однако для выполнения прицельного бомбометания удобнее пользоваться не величинами относа и смещения, а углами, так как угловые измерения с самолета выполнять значительно проще. Такими величинами являются угол сноса а, угол наклона плоскости визирования <рб и угол прицеливания ср. Из прицельной схемы (рис. 4) следует, что положение самолета в момент сбрасывания бомбы можно определить: — по дальности, углом прицеливания <р; по боковому направлению, углом наклона плоскости визирования <рв. Плоскость OKNMir в которой перемещается визирный луч, направленный на цель, называется плоскостью визирования. Угол, под которым видна цель в момент сбрасывания, называется углом прицеливания. 8 Угол между плоскостью пути и плоскостью визирования называется углом наклона плоскости визирования.- sa Рис. 4-. Прицельная схема при бомбометании с боковым ветром Найдем тангенсы этих углов. Из рис. 4 видно, что tg? KN . КО ' но /C-V = OjAf, а раньше было выведено, что О^М = А == WT— — A-cos а. С другой стороны, из треугольника КОО^ следует» что КО -= н С08фб . Подставляя эти значения, получаем tg? = WT~ A-cos a Н WT— A'CQSa Я COSомбы vcp. Тогда и tg ?о = -? 1Г ср U7 . IV , tg«p«------tgy. vcp Значения ^ср и tg 7 даются в таблицах. Поэтому для того, чтобы решить указанную формулу, нужно каким-либо методом определить W. tgcp6 определяют из отношения (рис. 4) Но так как то term -™L-JL lg?6 — QUi ~~ Я ' д -= A • sin а и -jf == tg 7, tg?6 ^ tgy sin a. Практически угол прицеливания либо вычисляется при етомощи ветрочета и счетной линейки, либо находится из специальных таблиц, либо вычисляется при помощи счетно-решающих механизмов прицела; наконец, в более совершенных прицелах угол прицеливания строится автоматически при установке «а его шкалах входных данных бомбометания. При серийном бомбометании в угол прицеливания вводится поправка на серию с таким расчетом, чтобы серия бомб симметрично перекрыла цель. 10 На рис. 5 в точках /, 2, 3, 4 и 5 производится сбрасывание бомб серии. Если не учитывать рассеивания, то при одинаковом временном интервале f 2 I бомбы упадут на землю , t.urf-—1—1. на линию разрывов с одинаковым расстоянием одна от другой. Это расстояние называется линейным интервалом и обозначено через /. В зависимости от размеров цели выбирается величина линейного интервала. Длина серии /равна сумме линейных интерва- рис. 5. Элементы серийного бомбометания лов, т. е. числу бомб в серии п без одной, т. е. п — 1, умноженной на линейный интервал i: /-=(я — l)-i. Для того чтобы центр серии совпадал с центром цели, угол прицеливания <рс, как видно из рисунка, должен быть больше, чем угол прицеливания при одиночном бомбометании. F-» Линия разрь/вое tg?c Л + т н или tg*z*z- I -*? ' ^\„ •*****:?**-^;--.-- )Й '-"*' *-Э I ! X . *^Ъ, ^•---— >%ъ;^^-у^ч^-Р %>"'' VN ^ w • ^."" *** •** ^^^ ^^..:^^^^^' «*'' ^~&а^1 Рнс. 6, Угол визирования В механическом визире линия визирования строится при помощи двух мушек или перекрестий, расположенных на некотором расстоянии друг от друга (рис. 7). Угол визирования изменяют сдвигом мушек. При сдвиге нижней мушки из положения 2 в положение 2' угол визирования увеличится и станет равным pt. При сдвиге верхней мушки из положения / в положение /' угол визирования уменьшится и будет равным р2. 12 Угол визирования также можно изменять, сдвигая мушку или по вертикали, или по дуговой рамке. При применении механических визиров для отсчета углов визирования используется шкала, по которой перемещается ч Рис. 7. Изменение угла визирования: / — исходное положение верхней мушки; 2 — исхо-ное положение нижней мушки; /' — смещенное пол о/к «к и.- вагхней мушки; У — смешенное положение нижней мушки мушка. На рис. 8 показана установка угла визирования по ш^але. Механическая визирная система прицелов обладает большим недостатком: так как мушка и цель 'находятся на различных расстояниях от глаза, то вследствие аккомодации глаза1 наблюдатель сумеет отчетливо видеть только одну мушку или одну цель Значит, точность визирования, особенно с больших высот будет недостаточной. Кроме того, при бомбометании с больших высот с механическими прицелами-визирами чрезвычайно трудно (а в некоторых случаях невозможно) найти цель небольших размеров. Ряс. 8. Установка угла визирования по шкале 1 Способность глаза приноравливаться к определенному расстоянию посредством изменения выпуклости хрусталика называется аккомодацией. ia Оптические прицелы этих недостатков не имеют. В оптических прицелах линией визирования является оптическая ось прицела, а цель и визирное перекрестие сетки рассматриваются при помощи оптической системы в одной плоскости. Кроме того, при помощи телескопической системы прицела можно получить нужное увеличение и производить визирование с больших высот. Таким образом, с применением в бомбардировочных прицелах оптической системы точность визирования повышается. Конечно, надо иметь в виду, что точность визирования будет? определяться не только точным построением линии визирования, но и очень точным отсчетом угла от вертикали до линии визирования1. В телескопической оптической системе изображение цели совмещается с визирным перекрестием сетки, а при коллима-торной оптической системе прицела изображение сетки совмещается с плоскостью цели. Изображение местности или изображение сетки строится при помощи оптических систем на основе законов геометрической оптики. /V 2. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ Видимыми являются только те тела, которые светятся сами или которые отражают свет, падающий на них от светящихся тел. В однородной среде свет распространяется прямолинейно. Направление, по которому распространяется свет, называется световым лучом. Группа световых лучей составляет пучок лучей, который может быть параллельным, сходящимся и расходящимся. Если световые лучи переходят из одной прозрачной среды в другую и если оптические плотности их различны, то на границе раздела происходит изменение направления лучей. Часть их отражается, а Рис. 9. Отражение свгтового луча часть, проникая в другую среду, преломляется. « На рис. 9 изображен луч «SO, падающий на поверхность раздела двух сред. OS' — луч, отраженный от поверхности раздела. ON—нормаль в точке падения луча. 1 Точность отсчета от вертикали обеспечивается специальными приборами и механизмами. Этот вопрос будет разобран в главе 6. 14 Углы », образованные этими лучами с нормалью, принята называть углом падения и углом отражения. Угол SON, образованный падающим лучом и нормалью, называется углом падения, ayгoлNOS', образованный нормалью* и отраженным лучом, называется углом отражения. Направление лучей до поверхности раздела и после отражения определяется следующими основными законами. Падающий луч, нормаль к отражающей поверхности в точке падения и луч отраженный находятся водной плоскости. Угол падения равен углу отражения. Шероховатая поверхность, соседние участки которой к падающему параллельному пучку света ориентированы по-разному,, отражает их в разных направлениях. Плоская, хорошо отполированная поверхность, соседние участки которой к падающему параллельному пучку света ориентированы одинаково, отражает их параллельным пучком.. В последнем случае отражение называется правильным или зеркальным. Правильное отражение получается от плоских зеркал. Плоское зеркало -—• это плоская, хорошо отполированная пластинка любого материала, дающая отражение. Зеркало, поставленное перпендикулярно к направлению светового луча, на основании законов отражения, отражает луч обратно по тому же направлению. Если зеркало повернуть на какой-либо угол а (рис. 10), то луч, падая на зеркало, составит с нормалью в точке падения угол а. Согласно тому же закону., отраженный луч составит с нормалью также угол а. В результате угол SOS' между падающим и отраженным лучами будет равен 2*. ^\\\\\\\\\\\\\. Рис. 10. Изменение направления отраженного луча при повороте зеркала Таким образом, при повороте зеркала на какой-либо угол отраженный луч поворачивается по отношению к падающему лучу на угол, вдвое б о л ь~ ший угла поворота зеркала. 15 Если ось вращения зеркала перпендикулярна к падающему .лучу, то отраженный луч при вращении зеркала описывает плоскую поверхность. Это следует из законов отражения, так как если падающий луч перпендикулярен к оси вращения зеркала, то он находится в плоскости, которую описывает перпендикуляр к поверхности зеркала при вращении его. Следовательно, отраженный луч также будет находиться в этой плоскости. В том случае, когда ось вращения зеркала не перпендикулярна к падающему лучу, то, по законам отражения, такой же угол должен иметь с осью вращения и отраженный луч. Поэтому при вращении зеркала в этом случае отраженный луч будет •описывать коническую поверхность. Если на пути луча находятся два параллельных зеркала, то -луч, дважды отраженный, будет параллелен падающему лучу. Параллельность этих лучей сохранится и в том случае, если оба параллельных зеркала повернуть на одинаковый угол. \\\\\\^т\\\\\ яштя. *, у///////////. Рис. 11. Отражение светового луча от двух зеркал Если повернуть одно из зеркал на угол а, то отраженный луч отклоняется на угол, вдвое больший угла между зеркаламл. Из рис. 11 видно, что после поворота зеркала луч отражается по направлению 2 и отклоняется от прежнего направления / на угол, разный 2а. Эти условия изменения направления световых лучей при повороте зеркал необходимы для изучения работы оптических систем прицелов. Как было указано, при переходе светового луча из одной ^прозрачной среды в другую, кроме отражения, будет происходить и преломление света. Е:ли каждая из двух сред однородна, то лучи в каждой из них распространяются прямолинейно, но при переходе из одной в другую изменяют свое направление. Таким образом, луч при этом переходе имеет вид ломаной линии (рис. 12). Преломление света происходит по следующим законам. Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр, восстановленный в точке падения луча « поверхности раздела д,вух сред, лежат в одной плоскости. 16 Для двух данных сред отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная при всех изменениях угла падения. На рис. 12 угол падения и угол отражения обозначены через i, а угол преломления через /'; согласно закону преломления: sin I sin /' = П, N где п — относительный показатель преломления второй среды по отношению к первой. Показатель преломления любой среды по отношению к пустоте называется абсолютным показателем преломления этой среды. Так как абсолютный показатель преломления воздуха равен 1,00029, то практически можно считать абсолютным показателем преломления любой среды показатель преломления по отношению к воздуху. При переходе луча из воздуха в среду, оптически более плотную, угол преломления луча меньше угла падения. Оптическая плотность среды характеризуется скоростью распространения света в ней. Из двух сред оптически более плотная та среда, Рис. 12. Преломление светового луча скорость распространения света в которой меньше. Итак, физическое значение показателя преломления — отношение скоростей света в данных средах. Так как скорость света в пустоте около 300000 км/сек, а скорость света в стекле в среднем 200000 км/сек, то среднее значение показателя преломления для стекла «г» 300000 км/сек ___ - -. П ~~ 200000 км/сек ~~ ' В зависимости от качества стекла показатель преломления изменяется от 1,5 до 1,9. Отражение света происходит по одному и тому же закону независимо от длины волны падающего света, а преломление света в какой-либо среде, характеризуемое показателем преломления, изменяется в зависимости от длины волны падающего света. Например, для красного света показатель преломления воды равен 1,329, а для фиолетового —1,344. 2-370 /; • • -г Л 17 Если луч идет из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем, угол преломления будет больше угла падения. Поэтому при некотором угле падения луч не выйдет из оптически более плотной среди. Такой угол падения называется предельны м углом. Для стекла с показателем преломления 1.5 предельный угол равен 41°48'. Когда угол падения луча SO равен предельному углу /, го луч OS1 пойдет по поверхности раздела этих сред, как изображено на рис. 13. Если же угол падения больше предельного угла, то световые лучи отражаются внутри среды от поверхности раздела. N $f/ ?/' '"^ Воздух Воздух О f/ fi f/ Г'№ '/ ///В ^Зозоу *f7'=0 Рис. 18. Полное внутреннее отражение Из рисунка видно, что если луч 52О падает под углом *>41°48Г, то отраженный луч пойдет по направлению ;О53. рЛуч, проходящий через плоскопараллельную прозрачную пластинку под углом, своего направления не меняет, но немного смещается в сторону, как показано на рис. 14. Луч, падающий перпендикулярно к поверхности пластинки, проходит ее без смещения. Величина смещения луча зависит от толщины пластинки, от угла падения и показателя преломления данной пластинки. Если величину смещения луча обозначим через / (рис. 15), толщину пластинки —через d, угол падения — i и угол преломления — i\ то из треугольника ОО^Е получим / = OO1.sinZ01O?; из треугольника ON1O1 ОО1 = cos i' ' V, Так как угол OiOE = i то, подставляя эти значения, получим d-sin (i — V) / = cos /' 18 Преломление света использовано в оптических системах прицелов для получения изображений наблюдаемых объектов. Разберем построение изображений при прохождении света через линзы. Линзами называются шлифованные стеклянные тела, ограниченные с двух сторон сферическими поверхностями или одной сферической, а другой плоской поверхностью. #* '/: >>// s / ' ' \> У// ,//,/, • #Л"<Л Рис. 14. Прохождение луча через стеклянную пластинку Рис. 15. Смещение луча плоскопараллельной пластинкой Линзы бывают различной формы (рис. 16): двояковыпуклые, вогнутовыпуклые, плосковыпуклые, двояковогнутые, плосковогнутые и выпукловогнутые. Линия, проходящая через центры сфер, образующих линзу, называется оптической осью линзы. /I Рис. 16. Линзы Параллельные лучи, падающие на выпуклую линзу, пройдя ее, пересекаются в одной точке, называемой фокусом. Поэтому выпуклые линзы называются собирающими. Параллельные лучи, идущие вдоль оптической оси, пересекаются в точке Т7 (рис. 17), лежащей на этой оси и называемой главным фокусом. Рас- 2* 19 стояние от этой точки до оптического центра линзы называется главным фокусным расстоянием/.! Линзы обычно характеризуются их оптической силой. Рис. 17. Фокус линзы Оптическая сила линзы —величина, обратная главному фокусному расстоянию. За единицу оптической силы принимается диоптрия, т. е. оптическая сила такой линзы, главное фокусное расстояние которой равно 1 м. Если, например, фокусное расстояние равно 0,5 м, то оптическая сила этой линзы равна D — ~j- — fig = 2 диоптрии. Для построения изображения точки всегда целесообразно пользоваться такими лучами, ход которых известен. Для определения положения точки достаточно двух пересекающихся лучей. Луч, падающий на линзу параллельно ее оптической оси, после преломления проходит через/лавный фокус линзы. Луч, проходящий через оптический центр лийзы, не преломляется. Параллельные лучи, идущие под углом к оптической оси, собираются в одну точку в фокальной плоскости (положение точки определяется лучом, прошедшим через центр линзы). На рис. 18 в точке /' показано изображение точки 7. Для построения были использованы луч, идущий через оптический центр линзы, и луч, идущий параллельно оптической оси линзы. Рис. 18. Построение изображения точки: 1 — положение точки; /' — положение изображения точки? 20 Для того чтобы получить представление о величине и положении изображения предмета, достаточно построить изображение крайних точек предмета. Если предмет находится от линзы на расстоянии большем, чем двойное фокусное расстояние, то изображение получается действительное, перевернутое и уменьшенное, как видно из рис. 19. В; Рис. 19. Построение изображения в зависимости от удаления предмета: а — расстояние предмета от линзы равно двойному ""фокусному расстоянию; б — расстояние предмета от линзы больше двойного фокусного расстояния; в—расстояние предмета от линзы меньше ~~ двойного фокусного расстояния Если предмет находится на двойном фокусном расстоянии от линзы, то его изображение будет равно предмету, а если предмет установлен на расстоянии меньшем, чем двойное фокусное расстояние, и большем, чем фокусное расстояние, то изображение будет увеличенное. Во всех разобранных случаях изображение будет действительное и перевернутое, как видно из рисунка. В том случае, когда предмет установлен между главным фокусом и линзой, действительного изображения не получается. 21 Как видно из рис. 20, лучи по другую сторону от линзы пойдут расходящимся пучком. Когда этот пучок попадает в глаз, то кажется, что изображение предмета находится перед линзой по одну сторону с предметом. В этом случае изображение получается мнимое, прямое и увеличенное. На основании законов отражения и преломления можно построить изображение предмета при наблюдении его через ряд линз или через оптическую систему прицела. Необходимо отметить, что в действительности вследствие недостатков самих линз изображения искажаются. Основными недостатками линз являются хроматическая аберрация и сферическая аберрация. Явление хроматической аберрации состоит в том, что вместо изображения светящейся точки в фокальной плоскости линзы получается разноцветный кружок. Это явление вызвано тем, что световые лучи, проходя через линзу, частично разлагаются на отдельные составные части (лучи разных цветов), а разноцветные лучи, как известно, преломляются различно. В результате лучи различных длин волн пересекают оптическую ось в разных точках. Как показано на рис. 21, на линзу падает световой луч /, в результате преломления луч 3, соответствующий красному свету, пересекает опти- Рис. 20. Построение изображения предмета, расположенного перед линзой Рис. 21. Хроматическая аберрация: / — направление светового луча; 2—направлгние луча фиолетового света; 3 — направление луча красного света ческую ось в точке А, а луч 2, соответствующий фиолетовому свету, пересекает оптическую ось в точке В. Расстояние между точками А к В характеризует продольную хроматическую аберрацию. Если более детально исследовать ход лучей через крайние зоны линз, то оказывается, что эти лучи пересекаются не в главном фокусе, а в точках, расположенных ближе к линзе 22 (рис. 22), Вследствие этого в фокальной плоскости получается изображение не в виде точки, а в виде расплывчатого кружка. Это явление и называется сферической аберрацией. Рис. 22. Сферическая аберрация При конструировании оптических систем прицелов влияние этих недостатков на получаемое изображение предметов уменьшается до минимума. 3. ДЕТАЛИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Оптические системы прицелов делятся на телескопические и коллиматорные. Телескопической называется оптическая система, служащая для наблюдения удаленных предметов. Обычно телескопическая система дает увеличение. Колли матерной называется система, дающая мнимое изображение визирного перекрестия на фоне местности. Цель при этом наблюдается только через плоскопараллельную пластинку без увеличения. ТВ оптических системах прицелов применяют различные оптические детали: призмы, линзы, сетки и т. п. П р м з м а представляет собой стеклянный многогранник с полированными плоскостями (гранями); призмы в прицелах выполняют роль зеркал, т. е. осуществляют отражение световых лучей в нужном направлении. Отражение света в призмах происходит на основе закона полного внутреннего отражения. В тех случаях, когда лучи падают на внутреннюю грань под углом меньшим, чем угол полного внутреннего отражения, необходимо грань покрывать амальгамой, т. е. создать зеркальную поверхность. На рис. 23 показаны призмы различной формы, употребляемые в оптических системах прицелов. Призма в некоторых случаях заменяет сразу несколько зеркал. К преимуществам призм перед зеркалами необходимо отнести следующее: 1) в призмах хорошо сохраняют свою форму грани и углы между гранями; 23 2) в прицеле легче и удобнее устанавливать призмы, чем несколько зеркал; 3) потеря яркости света меньше, особенно когда призма работает по закону полного внутреннего отражения. Широкое применение в оптических системах имеют линзы. Простейшая телескопическая система состоит из двух линз. ^ _.?. •'•**\ * ^ <: ?? S' У/ ^ S' ^ # 0 7^ ^ // /Г # Рис. 23. Призмы Линза, обращенная к рассматриваемому предмету, называется объективом, а линза, обращенная к наблюдателю, окуляром. v Объектив и окуляр представляют собой сложные линзы. На рис. 24 изображены объектив и окуляр, применяемые в телескопической системе прицела. Каждый из них представляет собой несколько подобранных линз разного качества (различные состав стекла и радиусы сферических по-верхнбстей). Подбор линз производится таким образом, чтобы уменьшить искажения отдельной линзы вследствие аберрации. Однако полностью избавиться от искажений при расчете оптических систем не представляется возможным. Оптическая система рассчитывается таким образом, чтобы остаточные аберрации не превышали допустимого предела в зависимости от требований к прицелу. 24 Рис. 24. Объектив и окуляр Объ&впт Световые лучи, идущие от какой-либо удаленной точки, можно принять за параллельные. Объектив в телескопической системе служит для получения перевернутого уменьшенного изображения удаленного предмета (рис. 25). Лучи, идущие от удаленного предмета, после преломления в объективе сходятся в его задней фокальной плоскости и образуют действительное изображение этого предмета. В простейшей телескопической системе объектив и окуляр располагаются один относительно другого таким образом, что задняя фокальная плоскость объектива совпадает с передней фокальной плоскостью окуляра. В этом случае после фокуса объектива лучи А",—-падают на окуляр и выходят за ним опять в виде параллельного пучка лучей. Это и является характерной особенностью телескопических систем; пучки параллельных лучей, входящих в систему, выходят из нее опять параллельными. При такой системе изображение получается перевернутым. Для того чтобы в конечном счете получить прямое изображение, в телескопическую систему вводят оборачивающую систему. Оборачивающая система состоит из линз или специальных призм. На рис. 26 показано действие оборачивающей системы, состоящей из линз. Перевернутое изображение предметов, полученное в фокальной плоскости объектива, оборачивающей системой перевертывается, и в фокальной плоскости окуляра изображение этих же предметов получается прямым. Для оборачивающей системы прицелов также могут быть использованы в'\ две специальные призмы. ^s Как видно из рис. 27,приз-ма дает обернутое изо- 2Йр?еи?Ж Сражение предмета толь- типом КО В ОДНОЙ ПЛОСКОСТИ. Рис. 26. Оборачивающая система из линз 25* Для того чтобы дать полностью перевернутое изображение, устанавливают две призмы отражающими поверхностями перпендикулярно одна к другой. Чтобы уменьшить диаметр последующих линз, после объектива в его фокальной плоскости помещают выпуклую линзу, .называемую ко л лек т и во м или конденсором. В, В Ряс. 27. Оборачивание изображения призмой '' Если в какой-либо из этих фокальных плоскостей поставить сетку, то изображение этой сетки будет наложено на изображе-шие предметов. Сетка представляет собой плоскопараллельную или сферическую пластинку, причем сферические поверхности ее имеют юбщий центр. На пластинку в виде штрихов наносится визирное перекрестие (рис. 28). В некоторых прицелах, кроме визирного перекрестия, на сетку наносятся шкалы, необходимые для прицеливания. Jt-.&fcj ' , Рис. 28. Сетки прицелов По круговой шкате при помощи специальных индексов отсчитывают углы визирования и устанавливают углы прицеливания, по поперечной шкалэ —смещение. Шкалой по курсовой черте пользуются при выполнении боковой наводки. Сет^а в виде пластинки со сферическими поверхностями применяется в тех случаях, когда она устанавливается в фокальной плоскости объектива. В этом случае радиус кривизны '26 сферической поверхности сетки равен фокусному расстоянию объектива. Это сделано для того, чтобы и при наклонах прицела края изображения были отчетливо видны на сетке. Шкалы на поверхности сетки наносят в виде рисок (углублений). ' - При прохождении света через такую сетку в местах рисок световые лучи рассеиваются (рис. 29), а поэтому риски выделяются в виде темных линий. При работе с прицелом в ночных условиях сетку освещают сбоку так, чтобы почти все лучи, проходящие сетку, отражались от основных полированных граней по закону полного внутреннего отражения. Лучи, попавшие в углубление (риску), как показано на рис. 30, в этом месте выйдут. Таким образом, при наблюдении через оптическую систему прицела риски на сетке будут казаться светящимися. Кроме того, может применяться светящийся состав, который наносится на шкалы сетки. Ряс. 29. Прохождение лучей через сетку V Рис. 30. Освещение сетки Визирное перекрестие в некоторых прицелах осуществлялось и без стеклянной пластинки, при помощи двух металлических нитей, расположенных в фокальной плоскости объектива. Кроме рассмотренных деталей, в оптических системах прицелов^ применяют специальные детали — диафрагмы, представляющие собой непрозрачные перегородки с отверстиями, ограничивающие пучки лучей, проходящие через оптическую систему. Это ограничение необходимо для отсекания крайних лучей, дающих большое искажение изображений. Роль диафрагм в прицелах, кроме специально установленных перегородок, выполняют оправы линз. 27 На рис. 31 изображена оптическая система прицела. В нижней части прицела установлено защитное стекло, над ним призма, которая при помощи механизма может поворачиваться и вследствие этого изменять угол визирования. Лучи от этой призмы попадают на следующую неподвижную призму и, отражаясь от последней, попадают на объектив. В фокальной плоскости объектива установлен уровень, обеспечивающий вертикаль в прицеле1 и одновременно выполняющий роль коллектива. Над уровнем установлена оборачивающая система, состоящая из двух сложных линз. Перед окуляром, в его фокальной плоскости, установлена плоская сетка. На рис. 32 изображена оптическая система другого прицела. В этой системе сетка / установлена в фокальной плоскости объектива. Сетка представляет собой сферическую пластинку. Над сеткой между линзами оборачивающей системы установлена поворотная призма 2, позволяющая поворачивать верхнюю часть оптической системы, не нарушая визирования (так как ось поворота призмы совпадает с осью оптической системы). Для визирования по вертикали, не нарушая установленного призмой угла визирования, может применяться специальная выдвижная призма 3 в виде косого параллелепипеда. Призма при помощи механизма может вдвигаться так, что ее наружная передняя непрозрачная грань преградит путь световым лучам, идущим от вращающейся призмы в объектив; тогда на объектив, отразившись в выдвижной пркзме, попадут только световые лучи от местности, находящейся под самолетом. Поэтому наблюдатель будет видеть только местность, находящуюся под самолетом, независимо от угла визирования, установленного вращающейся призмой. 4. ДИОПТРИЙНОЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ Хрусталик глаза выполняет роль линзы. Фокус нормального глаза совпадает с сетчетксй глаза, поэтому п)чок параллельных лучей, выходящий из оптической системы, дает изображение пред-Рис. 31. Оптиче- метов на сетчатке. екая система при----------------- цела с уровнем 1 Этот вопрос будет подробно разобран в главе о. 28 v : Ж -ОГ-J Рис. 32. Оптическая система "прицела п 6 Рис. 33. Преломление лучей близоруким глазом 29 У близорукого глаза фокус находится между хрусталиком и сетчаткой (рис. 33, а); у дальнозоркого глаза фокус находится за сетчаткой (рис. 34, а), поэтому в обоих случаях пучок параллельных лучей, поступающий из окуляра, дает на сетчатке глаза нерезкое изображение. Для получения хорошего резкого изображения необходимо в близорукий глаз направить расходящийся пучок (как показано на рис. 33, б), а для дальнозоркого — сходящийся пучок (рис. 34, б). . •> -•/» а 6 Рис. 84/ Преломление'лучей^дальнозорким глазом Щ-,\ • '• -- I Для получения различного строения пучка лучей, направляемого в глаз (в зависимости от степени близорукости или дальнозоркости), окуляр делают перемещающимся. Передвижение окуляра осуществляется при помощи специальной много-заходной резьбы. Окуляр выполняет роль лупы, через которую рассматривается изображение предмета. Если окуляр удален от плоскости изображения (сетки) на расстояние, равное фокусному (рис. 35, а), то после окуляра будут выходить пучки параллельных лучей. Это будет положение окуляра, нужное для нормального глаза. Чтобы резко видеть изображение дальнозорким глазом, нужно получить пучки сходящихся лучей, т. е. окуляр следует удалить от сетки (рис. 35, б). Для близорукого глаза надо получить пучки расходящихся лучей, следовательно, приблизить окуляр к сетке (рис. 35, в). Величина перемещения оку-- ляра отмечается при помощи шкалы, нанесенной на кольце, связанном с окуляром. Шкала Рис. 35. Изменение строения пучков размечена в диоптриях (рис.36), лучей при передвижении окуляра Как было указано раньше, 30 диоптрией называется единица измерения оптической силы линзы. Обычно отклонение от нормы не превосходит до ---: 4 диоптрии, поэтому диоптрийная шкала на прицеле размечена в этом диапазоне (положительное значение диоптрий — при вывинчивании окуляра). Таким образом, диоптрийное приспособление позволяет получить резкое изображение на сетчатке гл а за, независимо от остроты зрения. ^ Рис. 36« Диоптрийная шкала. 5. СВОЙСТВА ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ СИСТЕМ Одним из основных свойств телескопических систем является* увеличение. Оптические прицелы, имеющие увеличение,, дают возможность рассматривать предметы под большим углом, зрения, чем это возможно простым глазом. Из рис. 37 видно., что если на один и тот же предмет смотреть через линзу или невооруженным глазом, то угол зрения а в первом случае-больше угла зрения at во втором. Предмет кажется как бьь приближенным к наблюдателю. Рис. 37. Увеличение линзой Чем больше угол зрения/" под которым рассматривается* предмет (или его изображение), тем отчетливее он представляется глазу. Поэтому стараются увеличить угол зрения, но настолько, чтобы глаз не утомлялся. Расстояние наилучшего-зрения для нормального глаза около 25 см. Увеличение в телескопических системах достигается подбором объектива и окуляра. 31 Рассмотрим простейшую телескопическую систему, состоящую из объектива и окуляра, и ход лучей в ней (рис. 38). Обычно, как было уже указано, объектив и окуляр состоят из нескольких различных линз, .как склеенных, так и не склеенных одна с другой. На данной схеме для простоты они показаны в виде одной линзы каждый. Рис. 38. Ход лучей в телескопической системе Световые лучи, идущие от какой-либо удаленной точки (такие лучи можно считать без особой погрешности параллельными), пройдя через объектив, образуют в заднем фокусе действительное изображение этой удаленной точки. Затем пучок лучей попадает на окуляр и выходит из него опять в виде пучка параллельных лучей. Это происходит в том случае, когда задний фокус объектива совмещен с передним фокусом окуляра. Каждая точка предмета посылает пучок лучей, которые в фокальной плоскости объектива в целом дают изображение предмета, а затем поступают на окуляр и после него в глаз наблюдателя. Место пересечения этих пучков за окуляром носит название выходного зрачка. При наблюдении зрачок глаза должен быть совмещен с выходным зрачком прибора. Пучки параллельных лучей, идущие от каких-либо двух точек предмета, попадая на объектив, образуют угол р, а из окуляра выходят под углом f^. Зависимость между этими углами может быть определена из треугольников OlAlBi и О^А^В^ Из обоих треугольников выразим общую сторону Л^. Из треугольника А^О^В^ ЛА^/06-teP; из треугольника Af>JB^ ^A=/«-tgP,,. 32 следовательно, /oe-tgP=/«.tePi- где /об — заднее фокусное расстояние объектива; /ок — переднее фокусное расстояние окуляра. Из полученного выражения можно найти отношение между тангенсами углов р и fa: tgPi /об tg (3 /ок • Отношение тангенсов этих углов называется увеличением Г, т. е. Л>б Т4 — /, ок следовательно, прицел увеличивает во столько раз, во сколько фокусное расстояние его объектива /об больше фокусного расстояния окуляра /ок. Это верно в том случае, если увеличение оборачивающей системы прицела равно единице. Увеличение прицелов обычно бывает от 1,2 до 3. Для бомбометания с больших высот иметь большое увеличение очень важно, так как это облегчает выполнение прицеливания. Увеличение прибора также можно выразить в зависимости от диаметров входного и выходного зрачков: г. °- вх о вых где ?>вх — диаметр входного зрачка; -9вых—диаметр выходного зрачка. Входной и выходной зрачки являются изображением действующей диафрагмы. Действующая диафрагма ограничивает диаметр пучков лучей, проходящих через оптическую систему, и тем самым количество энергии, пропускаемой прицелом к глазу наблюдателя. Действующая диафрагма определяет яркость изображения. Действующей диафрагмой может быть оправа объектива или специально установленная перегородка. Из рис. 39 видно, что когда диафрагма установлена за объективом, то степень ограничения пучков лучей зависит не только от размеров отверстия диафрагмы, но и от 3-370 .33 Рис. 39. Диафрагма: 1 я 2— положения диафрагмы удаления ее от объектива. При одинаковых отверстиях диафрагма^ расположенная ближе к объективу (положение 2), срежет больше пучков света, чем диафрагма в положении /. Если бы на пути параллельного пучка стояли только диафрагмы, то действующей была бы диафрагма с наименьшим диаметром отверстия. В прицелах установлены линзы, которые меняют направление пучков световых лучей и преобразовывают эти пучки, поэтому действующую диафрагму определяют не по диаметру отверстия, а по ее изображению, построенному при обратном ходе лучей (т. е. по изображению перед объективом). Изображение действующей диафрагмы перед объективом является наименьшим и называется входным зрачком, а изображение за окуляром — выходным зрачком оптической системы. Эти зрачки можно определить практически, если отодвинуть глаз от окуляра на расстояние 30—40 см-, перед окуляром будет видна перегородка с круглым отверстием, не дающая возможности видеть всю сетку прицела. Это кажущееся отверстие и есть выходной зрачок прицела. Диаметр выходного зрачка должен быть не меньше зрачка глаза, потому что в противном случае на сетчатку глаза попадет меньшее количество света, чем при наблюдении без прибора, и тогда предметы будут казаться менее освещенными. Кроме того, это необходимо и для удобства работы наблюдателя, так как при этом он имеет возможность слегка отклонять глаз от оптической оси прицела без уменьшения участка видимой местности через прицел. Расстояние от последней поверхности окуляра до выходного зрачка должно быть не менее 25 мм. Это расстояние позволяет пользоваться прицелом в кислородной маске или противогазе. Телескопические прицелы имеют определенный угол поля зрения, ограничивающий участок видимой местности в зависимости от высоты полета. Поле зрения определяется наибольшим углом наклона центральных лучей, световых пучков, проходящих через оптическую систему. Диафрагма, которая определяет поле зрения, называется диафрагмой поля зрения. Эта диафрагма помещается в фокальной плоскости объектива или окуляра. Величина поля зрения определяется диаметром отверстия этой диафрагмы и фокусным расстоянием объектива. В бомбардировочных прицелах угол поля зрения обычно равен 20—32°. Практически угол поля зрения прицела определяется или на коллиматоре1 по шкале, или же приближенно, путем измерения расстояния между двумя точками, видимыми на противоположных краях поля зрения, и расстояний от этих точек до прицела (т. е. простым построением треугольника). 1 Коллиматор — контрольно-измерительный оптический прибор. 34 <&*?> В зависимости от высоты полета важнее иметь или большое увеличение или большое поле зрения. На малых высотах необходимо иметь большое поле зрения, в то время как на больших высотах прицел должен иметь максимально возможное увеличение. Так, например, с высоты 6 000 м при угле поля зрения 30° диаметр видимого участка местности равен H(tg 15° + tg 15°) = б 000-0,536 == = 3216 м, а с высоты 1 000 м только 536 м (рис. 40). При угле поля зрения 20° и высоте полета 1000 м диаметр видимого участка местности еще меньше и равен только H(ig 10° + tg 10°) =-=-= 1000-(0,176 + 0,176) --= 352 м, а с высоты 8 000 л* равен 2816.М. Так как на малых высотах относительное угловое перемещение местности происходит быстрее, чем на больших высотах, то ясно, что прицелом с малым полем зрения чрезвычайно.трудно не только производить прицеливание, но и найти цель. При бомбометании с больших высот, даже при небольшом угле поля зрения, диаметр участка видимой местности достаточен для выполнения прицеливания, но для того, чтобы иметь возможность находить цель и ориентиры небольших размеров.» необходимо достаточное увеличение. Для прицелов, которые применяются для большого диапазона высот, целесообразно иметь переменные увеличение и угол поля зрения. Для малых высот необходимо иметь большое поле зрения, а для больших высот большое у в е* личение. При наблюдении в телескопический прицел по вертикал»; под самолетом поле зрения представляет собой круг, а при визировании под некоторым углом р к вертикали поле зрения становится эллипсовидным (рис. 41). Наименьшее угловое расстояние между двумя точками, расположенными близко одна к другой, но еще видимыми глазом, ^ЗблН 3.?Шм - Рис, 40. Изменение диаметра види* мой местности в зависимости от высоты 3* 35 как отдельные, определяет разрешающую силу глаза. В среднем предельная разрешающая сила глаза равна 1'. При такой разрешающей силе можно видеть отдельно две точки, удаленные одна от другой на 29 см и находящиеся на расстоянии 1 км от наблюдателя. Рис. 41. Изменение формы поля зрения в зависимости от угла визирования Разрешающая сила оптической системы определяется тем минимальным угловым расстоянием между двумя точками, при котором они через оптическую систему воспринимаются глазом раздельно. Разрешающая сила прицела зависит в основном от объектива. Разрешающую силу объектива приближенно можно определять по формуле „140 » ~ о ' Где у*_- разрешающая сила объектива в секундах; D—диаметр объектива в мм. В прицелах разрешающая сила обычно около 30 . Необходимо указать, что при прохождении света через линзы и призмы происходит потеря световой энергии. Потери получаются вследствие отражения от поверхности и поглощения внутри стекла. На каждой поверхности теряется около 4% поступающей на эту поверхность световой энергии. Вследствие этого в телескопических прицелах потеря освещенности больше 60%. Качество изображения, даваемого прицелом, зависит от того, насколько в этой системе уничтожены явления аберраций. Аберрации зависят не только от качества оптических деталей прицела, но также от качества его сборки и регулировки. Особенно вредным для точности прицелов является п а-раллакс. Под параллаксом в телескопической системе пони- 36 мают несовпадение плоскости изображения удаленного предмета с плоскостью сетки. Обнаруживается параллакс перемещением глаза в пределах выходного зрачка. При наличии параллакса изображение предмета и перекрестие сетки будут смещаться относительно друг друга. Причиной резкого ухудшения качества оптической системы также может быть расклейка сложных линз. Для возможности точного прицеливания большое значение имеют чистота оптики и особенно чистота сетки. При эксплоатациь прицелов необходимо систематически проверять оптическую систему на коллиматоре и тщательно выполнять все инструкции по хранению, чистке оптики и регулировке. 6. ОПТИКА КОЛЛИМАТОРНЫХ ПРИЦЕЛОВ Кроме телескопических систем, в бомбардировочных прицелах применяются коллиматоркые. Коллижаторная система дает изображение сетки в бесконечности, поэтому оно кажется наблюдателю наложенным на местность. Направление визирного луча определяется центром изображения сетки. ^^/Шлртатояь ; Лампочра Объектив Л \ •" ----- _-_________-."*" -"----Т=;:;^ Т.»»-| ' / Т -/ / ;Ш^ -^i ../*^'* i//UjrrV f^-4-.C3L\ »• |^^«*^^?-5=Л U ^-^*М~"%-г-—" " М ^ ' ' - >^L-t--/ . ~4Г ' . * —^Ш^%^' д».^. *„ - —«*вв^^^>-* кодлнматорном прицеле ^т*2&*?г5+ё?&&*?: 2. Оптические системы позволяют одновременно наблюдать :за ориентирами, целью и шкалами, нанесенными на оптику. 3. Риски на сетке оптической системы закрывают поле зре->ния значительно меньше, чем мушки (или перекрестия) механической визирной системы. Кроме этих преимуществ, свойственных как телескопическим, так и коллиматорным системам, телескопические системы имеют еще два существенных преимущества не только перед •неоптическими прицелами, но и перед прицелами с коллиматорной оптикой. 1. Оптика телескопической системы увеличивает угол зре-шия и разрешающую силу. 2. Диоптрийное приспособление позволяет вести наблюдение через прицел наблюдателям, у которых зрение отличается -от нормального. ^Недостатки прицелов с телескопической оптикой: 1. Ограниченное поле зрения, затрудняющее прицеливание, особенно с малых высот. 2. Большая потеря освещенности, что затрудняет прицеливание при недостаточном освещении местности. Надо учитывать, что оптическая система требует тщательной регулировки и технически грамотной эксплоатации. Прицелы с коллиматорной оптикой недостатков, свойственных телескопическому прицелу, не имеют; их преимущества перед последними следующие: 1. Неограниченное конструкцией оптической системы поле зрения1. 2. Минимальная потеря освещенности местности. 3. Простота оптической системы. Благодаря этим преимуществам прицелы с коллиматорной оптикой имеют наибольшую ценность при применении в ночных условиях и на малых высотах. Но прицелы этого типа имеют серьезный недостаток — отсутствие увеличения, что не дает возможности эффективно применять их при бомбометании с больших высот. Поэтому прицелы, предназначенные для бомбометания с больших высот, имеют телескопическую систему с большим увеличением. Оптические прицелы вследствие разобранных качеств позволяют производить прицеливание при высотном бомбометании значительно точнее, чем прицелы с механическими визирами. В настоящее время механические визиры применяются только в качестве дублеров при отказе оптической системы во время •выполнения бомбометания. 1 Поле зрения может быть ограничено корпусом самого прицела и деталями «самолета, в зависимости от места установки прицела. ГЛАВА ТРЕТЬЯ СЧЕТНО-РЕШАЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ Разберем устройство и работу механизмов, выполняющих различного рода математические действия. Эти механизмы обычно объединяют под общим названием „счетно-решающие механизмы". Предварительно рассмотрим передачи, применяемые в этих механизмах и связывающие механизмы между собой1. •$, 1. ПЕРЕДАЧА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ Вращательное движение с одной части механизма на другую или с одного механизма на другой может быть передано зубчатой и фрикционной передачами, валиками, тросами и т. п. Наибольшее распространение для передачи вращения в прицелах получила зубчатая передача. Рис. 45. Цилиндрическая и коническая зубчатые передачи Для передачи вращения на параллельную ось обычно применяют цилиндрическую зубчатую передачу, а для передачи вращения на перпендикулярную ось — коническую зубчатую передачу. На рис. 45 показаны цилиндрическая и коническая зубчатые передачи. Стрелками показано направление вращения шестерен 1 Механизмы, позволяющие выполнять основные задачи прицеливания: построение угла прицеливания, угла смещения и выполнение боковой наводки, будут рассматриваться в главе IX „Механизмы прицелов". 43 с осями. Шестерня, с которой передается вращение, называется ведущей, а шестерня, на которую передается вращение, ведомой. Отношение угловых скоростей шестерен, находящихся в зацеплении, называется передаточным числом. Передаточное число определяется отношением чисел оборотов ведомой и ведущей шестерен. Принято считать, что передаточное число есть отношение числа оборотов ведомой шестерни к числу оборотов ведущей. Если передаточное число обозначить через i, а числа оборотов ведомой шестерни через ла и ведущей через nlt то передаточное число с ведущей шестерни на ведомую можно выразить в виде формулы *1,2 — я. пг индексы 1 и 2 после i обозначают, что вращение передается с шестерни 1 на шестерню 2, т. е. ведущей является шестерня L Для определения величины передаточного числа необходимо разделить число оборотов шестерни 2 на число оборотов шестерни /. Например, если при повороте первой шестерни на 10 оборотов вторая шестерня повернется на 20 оборотов, то при этих условиях передаточное число будет равно: Ч. 2 -_^__9 10 ~~ '*' Таким образом, передаточное число показывает, во сколько раз ведомая шестерня делает больше, оборотов, чем ведущая. Когда шестерни в зубчатой паре поворачиваются на одно и то же число оборотов, передаточное число равно единице. Если ведомая шестерня делает меньше оборотов, чем ведущая, то передаточное число будет меньше единицы. Число оборотов шестерен, находящихся в непосредственном зацеплении, зависит от числа зубцов на них. Шестерни, имеющие меньшее число зубцов, вращаются с большим числом оборотов. Итак, отношение чисел оборотов шестерен обратно пропорционально числу зубцов на этих шестернях. Число зубцов обозначается через z, поэтому можно написать П3 *! - Л- -*2 Тогда передаточное число шестерен, находящихся в сцеплении, можно выразить через количество зубцов: *i.a—Т~» 44 т. е. отношение числа зубцов на ведущей шестерне к числу зубцов на ведомой шестерне равно передаточному числу. На рис. 45 в цилиндрической передаче ведущая шестерня / имеет 40 зубцов, а ведомая шестерня 2 имеет 20 зубцов, следовательно, • 4° = 2. - 1,2 20 Если передача вращения происходит через несколько зубчатых пар, соединенных между собой (рис. 46), то общее передаточное число от ведущей шестерни / на ведомую шестерню 4 равно произведению всех передаточных чисел зубчатых пар: h.4 = *1.2 * 1 3.4 Если подставить в значения передаточных чисел значения чисел зубцов, то получим следующее выражение: 1.4 Л *2 ^3_ Z4 На рисунке ^ = 50; 22=-20; 23 = 40; 24 = 25, поэтому --•И -J ВВ& v s f=-=-j г3 |. УМ «9Г/л Ъ%% ?Ш 5 ч(щ\^ 'Ш ^ .' '5Ж 2" • mv/л <ш> -. чш т& ?&&• ^ C----J ъш гм = 50 20 40 25 4. Рис. 46. Передача вращения через две зубчатые пары: /, 2, 3 и 4 — шестерни; 5 — валик Следовательно/ шестерня 4 делает в четыре раза больше оборотов, чем шестерня Л Как видно из рисунка, валик 5 при передаче вращательного движения является промежуточным звеном. Цилиндрическая зубчатая передача может быть и внутреннего зацепления (рис. 47). При этом зацеплении обе шестерни вращаются в одну и ту же сторону. Передаточное число определяется так же, как и при внешнем зацеплении, т. е. отношением числа зубцов на шестернях. В некоторых случаях шестерни соединяют при помощи цепи. Передаточное число точно так же зависит от числа зубцов на шестернях. При расчетах передач исходят из того, во сколько раз больше или меньше должно быть число оборотов ведомого звена по отношению к ведущему. В зависимости от необходимого передаточного числа ставят шестерни с соответствующими числами зубцов. Для изменения передаточного числа в прок.ijcce работы изменяют зацепление шестерен в общей передаче (рис. 48). На нарал- 45 лельных в аликах жестко закреплено по две шестерни с различными числами зубцов. Для того чтобы изменить передаточное число между валиками, достаточно ввести в зацепление соответствующую пару шестерен, передвинув верхний валик за рукоятку. Верхний валик с рукояткой может передвигаться в подшипнике поступательно. Можно перемещать не самые Рис. 47. Внутреннее зацепление шестерен Рис. 48. Изменение передаточного числа между валиками работающие валики, а втулку с шестернями, посаженную на валик и скользящую по шпонке (рис. 49). Как схематично показано на рисунке, необходимо изменять передаточное число от валика 1, имеющего постоянное число оборотов, на диск 6. Диск должен иметь число оборотов вдвое меньшее или равное валику 1. Для этого шестерни 4 и 5 поставлены с одинаковым числом зубцов, а шестерня 3 имеет число зубцов вдвое больше., чем шестерня 2. В зависимости от того, какие шестерни находятся в зацеплении— 4 и 5 или 2 и 3, передаточное число от мотора на диск будет равно или 1 или V2. Такие механизмы, которые дают возможность изменять передаточное число при работе, называют коробкой скоростей. Коробка скоростей конструктивно может быть осуществлена иначе; изменение передаточного числа при этом выполняется при помощи специальной муфты (рис. 50). Предположим, что в зависимости от условий работы нужно осуществить два различных передаточных числа от электромотора на ведомый валик 7. Для этого на валу электромотора жестко посажены шестерни / и 2, находящиеся в постоянном сцеплении с шестернями 3 и 6, жестко связанными с зубчатыми дисками и свободно посаженными на валик 7. С валиком 7 при помощи скользящей шпонки соединена муфта 4 с аналогичными зубчатыми дисками (как на шестернях 3 и 6). При помощи перекидного рычага 5 муфта 4 может 46 Рис. ?9. Коробка скоростей 1 — валик; 2, 3, 4 и 5 - шестерни; 6 - диск Рис. 50.' Коробка скоростей с муфтой: 1, 2, 3 и 6 — шестерни; 4 — муфта с диском; 5 — рычаг-с рукояткой; 7 — валик 417 'сцепляться с шестерней 3 или 6. Передаточные числа в цилиндрических парах шестерен ^3 и 126 подобраны такими, какие необходимы при различных условиях работы. В зависимости от того, с какой шестерней соединена муфта, валик 7 будет вращаться с большим или меньшим числом оборотов, при -одном и том же числе оборотов электромотора. Вращение валика 7 при любом положении муфты всегда происходит ъ сторону, обратную вращению электромотора, потому что в передаче от электромотора к валику работает только одна пара шестерен. Другая пара цилиндрических шестерен (которая в это время не соединена с муфтой) будет вращаться вхолостую. Если непосредственно между ведущей и ведомой шестернями поставить промежуточные шестерни, то они на величину передаточного числа во всей передаче влияния не окажут. Докажем это. Передаточное число между двумя основными шестернями 1 и 2 равно ж — Zl ll.*--^' Если между ними включена шестерня 3, то передаточное число между теми же основными шестернями 1 к 2 будет равно произведению передаточных чисел между шестернями / и 3 и между шестернями 3 и 2, т. е. • » • *!,« == *1,8 ' *3,2 ' •Выразим это равенство через числа зубцов на этих шестернях: г _ ** . *3 . 1V *з *. ' так как z3 сокращается, то *i *МЩ1~' т. е. промежуточная шестерня на передаточное число не влияет. Если включить две промежуточные шестерни 3 и 4, то передаточное число и в этом случае не изменится, так как тогда / — ,' / / _ *_ *3 *4 _ *1 -•1 9. ----- *-1 5 * «-9 Л ' 1л О ----- М 9 ----- *-1 Ч * «'Ч Л ' *л о ^^ -------- -------- -------- ~~" - • М -,3 3,4 4,2 2- ^ ^2 22 Промежуточные шестерни влияют только на направление вращения ведомой шестерни. Если между основными шестернями находится нечетное число промежуточных шестерен, то ведомая и ведущая шестерни вращаются в одну и ту же сторону, а если четное число, то 48 в разные стороны. Это используется в механизмах для изменения направления вращения ведомого звена. Для передачи вращательного движения применяется еще один вид зубчатой передачи — червячная передача (рис. 51)1. Обычно червячную передачу выполняют так, что вращательное движение передается только в одну 'сторону — с червяка на червячное колесо. Повернуть червяк при помощи червячного колеса нельзя. В этом случае коэфициент трения в червячной передаче больше тангенса угла наклона нарезки. Коэфициентом трения / при скольжении называется отношение силы Т, приводящей тело в движение, к силе Л/, прижимающей его к поверхности: / — N Рис. 51. Червячная передача Коэфициент трения зависит от материала, из которого сделаны трущиеся поверхности, и от состояния этих поверхностей. Червяк можно рассматривать как цилиндр, обернутый прямоугольным треугольником (рис. 52), основание которого равно Рис. 52. Действие сил в червячной передаче длине окружности цилиндра, а высота 5 равна шагу нарезки. Гипотенуза образует на цилиндре винтовую линию. Она пересекает все образующие цилиндра под одним и тем же углом а, называемым углом наклона винтовой линии или углом наклона нарезки. Если резец вести по поверхности обрабатываемой детали вдоль винтовой линии, то получим винтовую нарезку. 1 На рисунке условно показано только два зубца, на самом деле шестерня и червяк нарезаны полностью. 4—370 49 Для того чтобы резец перемещался относительно обрабатываемой детали по винтовой линии, детали придают вращательное движение, а резец перемещают поступательно. Так как нарезка на червяке в развернутом виде представляет собой наклонную плоскость, то силу давления Р червячного колеса на червяк можно разложить на составляющие: одну из них направить по наклонной плоскости, а другую — перпендикулярно к ней. Тангенс угла наклона нарезки а равен отношению этих сил: tga== А -Vi г, Если отношение -^- меньше /, то сдвинуть червяк при помощи давления червячного колеса будет невозможно, т. е. если tga' где Л,—диаметр ролика /; ?>., —диаметр ролика 2. Чтобы поворот первого ролика в любом направлении вы-вывал поворот вРтор0гоРроЛиКа и в то же время не было мерт-«от хояа на оси второго ролика ставится спиральная пру-«.яя одним концом закрепленная на самой оси ролика, а дру-»_ - к неподвижному подшипнику. Вследствие этой пружины лент! соединяющая ролики, находится все время в натянутом состоянии. 52 2. ХРАПОВИКИ И ХРАПОВЫЕ ПЕРЕДАЧИ Механизмы, позволяющие передавать вращательное движение только в одном направлении, называются храповыми. Простейший вид такого механизма представляет собой зубчатое колесо, зубцы которого с одной стороны круто срезаны (рис. 56). Рядом с храповым колесом помещается собачка, свободно сидящая на оси. Собачка прижимается к храповому колесу пружиной. При таком зацеплении колесо может поворачиваться только в направлении, указанном на рисунке стрелкой. В прицелах храповые механизмы применяются в виде втулок с косыми зубцами и служат для предотвращения обратного хода при заводе часового механизма (рис. 57). Втулка 1 соединена с валиком при помощи шпонки; втулка 2 и жестко связанная с ней шестерня 3 сидят свободно на этом валике. Вращение на валик передается через цилиндрические зубчатые шестерни 4 и 5. Шестерня 3 может быть застопорена при помощи шестерни в. Втулки прижаты одна к другой пружиной. При вращении валика (при застопоренной шестерне 3) в направлении, указанном на рисунке стрелкой, зубцы втулки 1 скользят по зубцам Рис. 56. Храповое соединение Рис. 57. Храповая передача: 1 и 2 — втулки; 3,4, Б и 6— шестерни втулки 2, отжимая при этом пружину. Таким образом, валик может вращаться. При застопоренной шестерне 3 валик вращаться в обратном направлении не может, потому что зубцы втулок из сцепления не выйдут. Только после того, как 53 шестерня 3 будет освобождена, валик вместе с обеими втулками и шестерней 3 сможет вращаться в обратном направлении. Из рис. 58 видно применение втулок с косыми зубцами в механизмах прицелов. 2 -? Рис. 58. Механизм с храповой передачей: / — рейка; 2, 5 я 6 — шестерни; 3 — пружина; 4 — валик Цилиндрическая рейка / постоянно находится в сцеплении с цилиндрической шестерней 2. Рейка вместе с механизмами под влиянием пружины 3 стремится переместиться в направляющих. Перемещение происходит тогда, когда валик 4 шестерни 2 не застопорен. На этом валике имеется храповое соединение, аналогичное разобранному выше, позволяющее перевести рейку / в исходное положение при застопоренных цилиндрических шестернях 5 и 6. 3. ПЕРЕДАЧИ, ПРЕОБРАЗУЮЩИЕ ДВИЖЕНИЕ Для преобразования вращательного движения в поступательное часто применяют ходовой винт с гайкой. к '////////Ж/////////////, \ ш/^/^/ f •/'/f/'/'/V 1 чш *штр^ 3 '///////////, t* Рже. 58. Ходовой винт с гайкой На рис, 59 показана гайка на ходовом винте. Шаг внутренней нарезки гайки / такой же, как нарезка ХОДОРОГО винта 2. В зависимости от направления вращения ходового винта гайка 54 перемещается поступательно в ту или другую сторону. Поступательное перемещение гайка передает на другие части механизма при помощи пальца 3, жестко соединенного с ней. Для того чтобы гайка имела только поступательное перемещение и не могла вследствие трения в резьбе повернуться вместе с ходовым винтом, гайка установлена в направляющих. На рис. 60 показана гайка на ходовом винте, установленном в рамке. На гайке имеется выступ, который может перемещаться в пазу рамки. Палец гайки входит в прорезь планки, которая соединена с ползуном. Ползун может перемещаться только в своих направляющих. При наклоненной рамке и при вращении ходового винта палец гайки будет перемещать планку с ползуном в ее направляющих. Поступательная скорость перемещения гайки зависит от числа оборотов ходового винта и от шага нарезки. Если поступательную скорость гайки измерять в мм/сек, то число оборотов ходового винта нужно выразить в об!,сек, а шаг нарезки в мм. Тогда скорость будет равна произведению числа оборотов в секунду на шаг: 1*ис. 60. Стойка с ходовым винтом ^о = А 60 •S, где v0 — поступательная скорость перемещения гайки; пв —число оборотов ходового винта в минуту; 60 — коэфициент для перевода числа оборотов в минуту в число оборотов в секунду; -S — шаг винта в мм. Так, например, если ходовой винт вращается со скоростью 12 об/мин, а шаг ходового винта равен 1 мм> то поступательная скорость гайки равна: tfc 12 = -—- .1 =0,2 мм/сек. При многозаходном ходовом винте поступательная скорость гайки равна: v ^^JLt-a, и о— 60 ' где а — число заходов ходового винта; t — расстояние между двумя соседними нитками резьбы. 55 Например, если ходовой винт вращается с той же скоростью 12 об/мин, а винт трехходовой: а = 3 и шаг *=0,5 мм то скорость гайки будет равна ' 12 vo = GO °»5 ' 3 = °»3 *м/сек. Линейное перемещение гайки зависит от шага винта и от количества оборотов, которое произведено винтом от начального момента отсчета: / = S.n, где /—линейное перемещение гайки. Если шаг винта равен 1 мм, то через 12,5 оборота ходового винта линейное перемещение гайки будет равно / = 1 • 12,5 = 12,5 мм. Рассмотренная передача, состоящая из ходового винта и гайки,— самотормозящаяся, т. е. вращение от ходового винта на гайку передается, а передать ' •, движение от гайки на ходовой винт невозможно. -^чл У////* '//////////)у///////////////////, У//. Рис. 61. Рейка с шестерней: / — шестерня; 2 — рейка Рие. 62. Диск со спиральным пазом Между нарезкой ходового винта и внутренней нарезкой гайки также существует мертвый ход. Для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот можно применить рейку с шестерней (рис. 61). При одном, обороте шестерни рейка переместится поступательно на величину /,, равную числу зубцов, умноженному на шаг рейки: L^z-S. Скорость движения рейки зависит от числа оборотов шестерни, от числа зубцов на ней и шага. 56 Для преобразования вращательного движения в поступательное также применяют диск со спиральным пазом. В спиральный паз входит ролик (рис. 62), соединенный с тягой, которая может перемещаться в своих направляющих только поступательно. Поэтому при повороте диска тяга с роликом будет перемещаться поступательно (ролик будет приближаться или удаляться от центра диска). Спираль на диске нарезана таким образом, что расстояние от центра диска до любой точки спирального паза пропорционально углу поворота, т. е. , г = К-Ь ., где г—расстояние от центра диска; р — угол поворота спирали; К — масштаб механизма, зависящий от необходимого перемещения тяги. Если за один оборот диска необходимо переместить тягу на а мм, то К = а "360° и тогда г а ft г = 5йл * Р- 360 Например, если я = 20 ли*, а угол поворота р = 90°, то 20 360 • 90 » 5 мм. Рис. 63. Диск с планкой Таким же способом можно найти величину г для различных значений угла поворота р. Спираль, нарезанная по разобранному закону, называется Архимедовой спиралью. Конструктивно преобразование вращательного движения в поступательное может быть осуществлено так, как-показано на рис. 63. В пазу диска 1 помещен цилиндрический палец, который одновременно входит в паз планки 2. Палец свободно сидит в пазах диска и планки. Если планка неподвижна, то при повороте диска на угол 6 спираль заставит палец переместиться вдоль радиального паза планки и занять положение на расстоянии г, пропорциональном углу 6. Это перемещение может быть передано на другую часть механизма, соединенную с этим же пальцем. 57 Палец можно перемещать также посредством планки. В этом случае диск неподвижен. При повороте планки на угол ср палец переместится в спиральном пазу и при этом изменится величина г. 4. ОГРАНИЧИТЕЛИ, СТОПОРЫ И ФИКСАТОРЫ В некоторых случаях необходимо передачу движения ограничить. Разберем ограничители движения, наиболее распространенные в прицелах. Дисковой ограничитель (рис. 64) состоит из нескольких концентрических дисков. Диск 1 жестко соединен с валиком. Диск имеет выступ 2, который при повороте валика упрется в штифт 3, установленный наследующем диске «31 Ъ^-1 4. Все диски, кроме диска /, сидят Рис. 64. Дисковый ограничитель: 1 — диск, жестко установленный на оси; 2 — выступ диска; 3 — штифт на диске 4; 4 — диск; 6 — штифт на корпусе Рис. 65. Ограничитель зубчатой передачи: / и 2 — шестерни; 3 — ограничительные штифты на валике свободно, поэтому при дальнейшем повороте валика еыступ 2 повернет штифт 3 вместе с диском 4, а диск 4 при помощи аналогичного соединения повернет следующий диск. Вращение валика будет возможно до тех пор, пока крайний диск, совершив один оборот, не будет остановлен штифтом 5. Штифт 5 жестко установлен в неподвижном основании. Таким образом, валик повернется на один оборот больше числа дисков, свободно установленных на нем. На рис. 65 показаны две шестерни / и 2 со штифтовыми ограничителями 3. Вращение можно передавать с шестерни / SS на шестерню 2 в одном направлении только на определенное число оборотов. Штифты на обеих шестернях устанавливают таким образом, чтобы при зацеплении зубцов со штифтами один штифт упирался в другой и прекращалось вращение. Если шестерни имеют одинаковое число зубцов, то очевидно, что можно передать только один оборот. Если же шестерни с различными числами зубцов, то число передаваемых оборотов находится в зависимости от соотношения чисел зубцов и количества ограничительных штифтов. Например, если на одной шестерне 36 зубцов, а на другой —12 и поставлено по одному штифту, то можно будет передавать только по три оборота в одну и другую сторону. В зависимости от предельного числа оборотов, которые нужно передавать в каждой конструкции, подбирают определенное число зубцов на шестернях. Для того чтобы ограничить передаваемое число оборотов (при установке по одному ограничительному штифту), необходимо ведущую шестерню ставить точно с таким числом зубцов, сколько оборотов должна делать ведомая шестерня, а число зубцов на последней должно быть на единицу больше. Например, если необходимо, чтобы ведомая шестерня могла поворачиваться только на 25 оборотов, то для этого надо эту шестерню взять с 26 зубцами, а ведущую — с 25 зубцами, и поставить по одному ограничительному штифту. От исходного положения (совпадение ограничителей) ведущая шестерня сделает 26 оборотов, а ведомая — 25, и штифты совпадут (так как число оборотов сцепленных шестерен обратно пропорционально числу зубцов на них). В некоторых случаях, по условиям работы шестерен, необходимо поставить на одну из шестерен два ограничительных штифта. В этом случае число оборотов будет зависеть от числа зубцов на шестернях и от установки штифтов. Если шестерни отличаются по количеству зубцов на единицу, то при вращении одна шестерня будет отставать на один зубец за каждый оборот. Второй ограничительный штифт надо поставить от первого штифта точно через столько зубцов, сколько оборотов должна сделать ведомая шестерня. Для ограничения пороротов ходового винта применяют ограничитель, изображенный на рис. 66. На ходовом винте поставлена гайка с двумя приливами. Вследствие того, что палец гайки находится в направляющих, она может перемещаться только поступательно. При максимально допустимом числе оборотов ходового винта гайка подходит к краю резьбы и выступ гайки упирается в выступ втулок. Втулки являются неподвижными подшипниками ходового винта. Ограничительные втулки надо ставить на таком расстоянии одна от другой, чтобы число ниток резьбы ходового винта при 59 однозаходной резьбе было равно максимально допустимому числу оборотов. Если резьба винта имеет несколько заходов, то во столько же раз должно быть больше число ниток между втулками. Число ниток делают равным необходимому числу оборотов^ и ограничительные втулки ставят на концах резьбы винта. Рис. 66. Ограничитель ходового винта На рис. 67 показано приспособление для ограничения поворота червячного колеса. От рукоятки через валик вращательное движение может передаваться дальше на ведомые звенья. На валике имеется червяк, с которым сцеплена шестерня. Если Рве. 67. Ограничитель червяка Рис. 68. Ограничитель работы электромотора \ червяк одноходовой, то, как известно, за один оборот червяка шестерня повернется на один зубец. Когда шестерня нарезана неполностью, то возможно будет передать столько оборотов в одну сторону, сколько зубцов нарезано на шестерне. 60 Ограничение движения электромеханизмов может быть осуществлено автоматической остановкой двигателя, приводящего их в движение. Для этого нужно в момент прихода соответствующей детали в крайнее положение прекратить подачу тока в двигатель. f На рис. 68 показан ходовой винт с гайкой. Ходовой винт приводится во вращение через передачи от электромотора Ч На гайке укреплена специальная планка, и когда гайка доходит до своего крайнего положения (это положение обусловлено движением деталей, которые соединены с гайкой), то планка размыкает контакты цепи питания электромотора, и вращение ходового винта прекращается. S Рис. 69. Стопоры рукоятки Для того чтобы стопорить рукоятки прицелов после установки определенных данных, применяют стопорное приспособление (рис. 69, а). На рукоятке имеются такие же зубцы, как и на стенке прицела. На валике, соединенном с рукояткой, укреплена пружина, которая все время прижимает валик и рукоятку к стенке прицела. Для того чтобы повернуть рукоятку, ее необходимо предварительно оттянуть, преодолев сопротивление пружины, а затем, установив нужную величину, отпустить рукоятку. Под влиянием пружины рукоятка прижмется к стенке прицела и застопорится. Стопорение рукоятки может быть осуществлено при помощи конусного сцепления (рис. 69, б). Если на рукоятку нажать, то конус рукоятки выйдет из сиепления с неподвижным конусом и рукоятка будет вращаться свободно. После установки рукоятку надо отпустить; тогда под влиянием пружины она вернется в исходное положение и будет застопорена конусным соединением. В некоторых случаях нужно только фиксировать определенное положение деталей механизмов, но при этом не стопорить вращения. 1 На рисунке передачи не показаны. 61 На рис. 70 показан узел прицела, в котором нужно в определенном положении фиксировать коническую шестерню. Для этого на шестерне установлена пружина с выступом, а с нижней стороны стального кольца вырезан паз. Шестерня плотно прижата к кольцу, и при вращении в момент, когда выступ пружины попадает в паз кольца, будет им фиксироваться; для дальнейшего поворота шестерни необходимо приложить некоторое усилие. Рис» 70. Фиксатор кони-чэской шестерни: 1 — коническая шестерня; 2 — пружина; 3 «- защелка Рис. 71. Фиксатор рычага В ряде рычагов управления прицелом применяют следующую фиксацию. На неподвижном основании высверлены пазы, а в направляющих рукоятки перемещается палец с пружиной. При совпадении пальца с пазом происходит фиксация (рис. 71). В некоторых конструкциях обеспечивают постоянную фиксацию рукояток. Между поворачивающейся рукояткой и неподвижным основанием устанавливают в поджатом состоянии пластинчатую пружину, вследствие чего при вращении рукоятки создается трение, обеспечивающее фиксацию ее в любом положении. Иногда в прицелах, кроме необходимости ограничить передаваемое число оборотов, надо, чтобы при обратном вращении передач рукоятка не вращалась. Такое приспособление показано на рис. 72, а. На оси рукоятки 5 шестерня / и втулка 3 сидят свободно, а втулка 4 сидит на шпонке. Пружина удерживает втулку в разъединенном состоянии. Шестерня / сцеплена с шестерней 2 и дальше с рядом других. На шестернях 1 и 2 имеются штифты для ограничения числа передаваемых оборотов. Чтобы передать вращение через шестерню 2, необходимо оттянуть рукоятку (преодолев сопротивление пружины) до сцепления зубцов втулок 3 и 4. Тогда при вращении рукоятки движение будет передаваться через шестерню 2 на следующие звенья. Ввиду наличия ограничителей можно будет передать только определенное число оборотов. Если рукоятку отпустить, то под действием пружины втулки 3 и 4 разъединятся; при обратном вращении всей передачи 62 г шестерни 1 и 2 будут вращаться, а рукоятка 5 будет неподвижна. Если нужно, чтобы ограничители работали только при вращении рукоятки, а при вращении передач были выключены,, шестерню / делают более широкой и ставят вторую пружину 6Г которая удерживает шестерню / в сдвинутом положении, так что ограничители не стоят один против другого, но в то же время втулки с косыми зубцами не соединены (рис. 72, б}. % Рис. 72. Механизмы отключения рукояток: . 1 и 2 — шестерни; 3 и 4 — втулки; 6 — рукоятка; б — пружина Если рукоятку 5 оттянуть, то, кроме того, что втулки 3 и 4 соединятся, шестерня / отойдет в направлении рукоятки, сжав пружину 6, и ограничители будут работать. 5. РЕВЕРСИВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ Реверсивные механизмы предназначены для изменения направления вращения ведомого звена при одном и том же направлении вращения ведущего. Разберем устройство реверсивного-механизма. Принцип его работы основан на включении различного-количества промежуточных шестерен между двумя основными шестернями. Как было указано в первом разделе этой главы, если между двумя шестернями включить одну промежуточную шестерню, то ведомая шестерня будет вращаться в ту же сторону, что и ведущая, а если будут две промежуточные шестерни, то ведущая и ведомая шестерни будут вращаться в разные стороны. На рычаге (рис. 73) свободно поставлены оси с шестернями 3, 4 и 5. Рычаг можно поворачивать на валике, на котором жестко установлена шестерня 2. Таким образом, при повороте рычага шестерни 3 и 4 остаются все время соединенными с шестерней 2. На другом валике жестко закреплена шестерня /. еа В среднем положении рычага (положение /) соединения между шестернями / и 2 через промежуточные шестерни не происходит, поэтому при вращении валика шестерни 2 валик шестерни / не вращается. I! Рис. 78. Три положения рычага реверсивного механизма Если при помощи рукоятки рычаг поставить в одно из крайних положений, как показано на рисунке, то в положении // между шестернями / и 2 будет одна промежуточная шестерня 3, а в положении ///—две: 4 и 5. Валик шестерни 2 может вращаться только в одном направлении, тогда как валик шестерни / будет вращаться (по мере надобности) в любом направлении. На рис. 74 показан весь узел прицела с реверсивным механизмом. Рычаг 8 можно повернуть рукояткой 6 через ползун; -фиксация положений рычага происходит при помощи собачки, лрижатой к рычагу. В среднем положении рычага, кигда валики 64 не соединены между собой, валик / можно поворачивать при помощи рукоятки 7. Реверсивный механизм может быть сконструирован так, что изменение направления вращения ведомого валика происходит Рис. 74. Реверсивный механизм: / и //—валики; 7, 2, 3, 4 и 5 — шестерни; 6 и 7—рукоятки; 8 — рычаг за счет изменения фрикционного сцепления. Шестерня 3 (рис. 75) свободно посажена на ось рычага 2. Конец рычага соединен с поршнем 1, помещенным в цилиндре пневматической системы. Шестерня 3 находится в постоянном сцеплении с шестерней 4, с которой жестко соединен диск 5. К этому диску прижат другой диск 6. Оси дисков установлены на рычаге 2. Шестерня 3 приводится во вращение от электромотора в одном направлении, а диски 5 и 6' будут вращаться в разные стороны. При среднем положении рычага диски 5 и 6 будут вращаться вхолостую. При отклонении поршня в цилиндре рычаг 2 повернется на оси, и к диску 7 прижмется один из фрикционных дисков, установленных на рычаге. В результате через коническую передачу 8 будет вращаться валик 9. Направление вращения валика 9 за- Рис> 75. Реверсивный фрик-висит от того, в какую сторону отклонен ционный механизм: рЫЧаГ, ПОТОМУ ЧТО ОТ ЭТОГО ЗаВИСИТ, 7-поршень; 2-рычаг; Зп 4- какой из дисков на рычаге 2 будет ш^^^^л^^^ 9 5—370 65 прижат к диску 7, с которым жестко соединена шестерня конической передачи 8. Ниже, на рис. 94, показан фрикционный механизм, который дает возможность изменять направление вращения валика 2 при постоянном направлении вращения диска /. На валике на скользящей шпонке установлен ролик 3. При вращении диска /, вследствие прижатия его к ролику, последний будет вращаться вместе с валиком 2. Если ролик 3 переместить по другую сторону от центра диска 1, то при том же направлении вращения диска ролик с валиком направление вращения изменит. Кроме разобранных случаев, изменение направления вращения может производиться непосредственным изменением направления вращения электромотора. При приходе ведомой детали в определенное положение замыкаются контакты реле, переключающего контакты электромотора. Остановка электромотора может производиться при помощи электрического стопора, устройство которого было разобрано раньше. 6. МАСШТАБЫ МЕХАНИЗМОВ При работе всякого рода механизмов происходят или линейные или угловые перемещения деталей этих механизмов. В счетно-решающих механизмах перемещения деталей выражают определенные величины в некотором масштабе. Масштабом ввода „ти называется отношение размеров отрезков, величин углов поворота или скорости перемещения деталей в механизме к числовому значению той физической величины, которую данный размер или величина выражает: S m=-Q> где т — масштаб ввода величин в механизм; S—величина перемещения детали механизма; Q — числовое значение физической величины, которую данное перемещение выражает в механизме. Если S соответствует линейному перемещению рейки (см. рис. 61) и это перемещение должно выражать значение определенной физической величины, то отношение линейного перемещения к определенному значению этой физической величины будет масштабом ввода величин в механизм. Конкретно, если максимальное перемещение рейки S = 100 мм и это перемещение должно выражать величину, соответствующую изменению скорости ветра на 100 км/час, то масштаб будет равен __ 5 __ 100 мм __ мм if» —— /-ч жшг •* f\r\ "",-, I „,~ ~~^ """"" -L Q 100 км)час кмIчас 66 Это значит, что перемещение рейки на 1 мм соответствует изменению вводимой скорости ветра на 1 км/час. Если перемещение этой же рейки выражает величину воздушной скорости, причем максимальное перемещение рейки должно соответствовать воздушной скорости, равной 800 мм/час, то в этом случае масштаб будет другой: мм 1UU ММ Л 1 О С •"*•"* т ~ 800 км/час ~ и>* D км/час Это нужно уже понимать так, что перемещению рейки на 0,125 мм соответствует изменение воздушной скорости на 1 км/час. Если при работе механизма с найденным масштабом нужно передать воздушную скорость, равную 600 мм/час, то перемещение рейки должно быть S= Q./тг = 600 км/час-0,125- мм км/час - 75 ММ. При вводе физической величины посредством поворота деталей механизма масштаб определяется отношением угла поворота 8 его деталей к вводимой величине Q: т — Q ' Как видно из рисунка, рейка поворачивает шестерню, и масштаб, выражающий воздушную скорость, будет определяться угловым перемещением этой шестерни. Если за полный ход рейки шестерня делает 2 оборота, то, следовательно, в данном примере изменению скорости на 800 км/час будут соответствовать 2 оборота (720°), и масштаб будет выражать отношение величины угла поворота шестерни при изменении передаваемой воздушной скорости на 1 км/час: т 7200 2 оборота_____________ 800 км/час 800 км/час = 0,9 градус ' f М 1U П f км/час Таким образом, масштаб будет показывать, что поворот шестерни на 0°,9 соответствует изменению скорости на 1 км/час. При передаче скорости, равной 600 км/час, угол поворота 8 определится умножением масштаба на величину скорости: 5 = т • 600 = 0,9 - 600 = 540°. В некоторых случаях постоянный размер в механизме является масштабом. На рис. 76 схематично показан механизм, в котором при повороте линейки 1 перемещается в направляю- Рис. 76. Тангенсный механизм: 1 — линейка; 2 — ползун 5* 67 « щих ползун 2. Ползун соединен с линейкой при помощи пальца, входящего в прорезь линейки. Расстояние от оси поворота линейки до оси ползуна постоянное и равно а; перемещение ползуна зависит от угла поворота линейки и величины а: Ъ = а • tg a, где b — величина перемещения ползуна. Следовательно, величина b пропорциональна тангенсу угла поворота линейки, а постоянная величина а является масштабом механизма. Например, если а равна 40 мм, то перемещение ползуна будет определяться в зависимости от угла поворота линейки. Если угол поворота а --= 10°, то b ^ 40-tg 10° =-40-0,176 -=7,04 мм. При повороте на угол а = 20° b = 40-tg20° = 40-0,364 = 14,56 мм и т. д. Масштаб может быть выражен через величину угловой скорости или через число оборотов. Например, если диск; приводится во вращение от электромотора, число оборотов которого можно изменять, и при этом должна вводиться в механизмы, связанные с диском, определенная величина, то масштаб вводимой величины будет выражен через число оборотов. Если нужно, чтобы число оборотов диска выражало величину времени падения бомбы Т, то в зависимости от диапазона изменения числа оборотов и величины изменения Т будет определен масштаб т. Допустим, максимальная вводимая величина Т, по условиям работы прицела, равна 50 сек., а минимальная равна 20 сек., тогда диапазон изменения величины Т равен 30 сек. В то же время число оборотов мотора можно регулировать в пределах от 3 000 до 4 500 в минуту, т. е. диапазон изменения чисел оборотов мотора равен 1 500 об/мин. При этих условиях масштаб будет равен 1 500 об/мин сг. об/мин Ш = -----57J-------------' — OU--------------. 30 сек. сек. При вводе соответствующих величин в механизмы пользуются шкалами. Масштаб шкал зависит от масштаба механизма, в который данная величина вводится. Масштабы шкал будут разобраны в главе „Механизмы прицелов". 68 ч 7. СУММИРУЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ Суммирующими механизмами называются такие механизмы, при помощи которых можно производить алгебраическое сложение различных величин. Слагаемые и сумма в этих механизмах вводятся и получаются в виде линейных или в виде угловых величин. Действительная вводимая величина связывается с соответствующей ей величиной в механизме при помощи масштаба. Рассмотрим суммирующие механизмы, которые обычно применяют в бомбардировочных прицелах. Простейший суммирующий механизм, называемый суммирующей кнопкой, показан на рис. 77. Он состоит из неподвижного основания /, подвижного кольца 2, сидящего фрикционно на неподвижном основании, и рукоятки 5, жестко соединенной с валиком 4. На рукоятке установлена шкала. При суммировании надо раньше повернуть кольцо на соответствующую угловую величину. Это производится совмещением нужного деления шкалы кольца с неподвижным индексом. Затем повернуть рукоятку 3 на угловую величину другого слагаемого. Это производится совмещением соответствующего деления на шкале рукоятки с индексом, имеющимся на кольце 2. В итоге рукоятка с валиком повернется от- рнс -.-носительно неподвижного основания на угол, равный сумме слагаемых величин. Через валик и передачи результат может быть передан на другие механизмы. При повороте кольца относительно неподвижного основания индекс на этом кольце сместился на определенный угол <хь а затем рукоятка повернулась относительно кольца на угол а2. В результате поворот рукоятки будет равен углу поворота рукоятки относительно кольца а2 и углу поворота самого кольца а1§ Поворот рукоятки относительно неподвижного основания будет, следовательно, равен сумме углов о4-{-а2: а == ocj -f а2. Известно, что угол ветра е равен направлению ветра & минус курс самолета К: е = 5 — К. Поэтому, если нужно ввести в механизмы прицела угол ветра, то устанавливают при помощи кольца по шкале направление ветра, а затем рукояткой устанавливают курс самолета, по индексу 6S Суммирующая кнопка: 1 —• основание; 2 — подвижное кольцо; 3 — рукоятка; 4 — валик на кольце. В результате поворот рукоятки с валиком будет равен углу ветра е. Суммирующие кнопки применимы при суммировании входных данных, которые вводятся в прибор со шкал других приборов или с таблиц. Если суммирующие величины автоматически поступают с других механизмов, то для суммирования применяют другие конструкции механизмов. Рассмотрим устройство реечного механизма, изображенного на рис. 78, 3 / 1Ц??М4 1 ____ ^ -.-»•.-._,. f г ,,.,. ..,._ ... — 7WV' ,> . ._ ( '' ~Л иш<^ еЛ * ( I f . f V" .'/ 'fffj})}) t ______ ;™ __ .... _.У— .х-л/с/и. _.. "• т -3 миии 1 ...... .. : ... / ..., , / - ...... 1 2 .< \ ww/r \ Рис. 78. Реечный механизм: / — тяга; 2 — шестерня; 3 и 4 — рейки Механизм состоит из шестерни 2, ось которой соединена с тягой /. Шестерня сцеплена с двумя зубчатыми рейками 3 и 4. Рейки и тяга 1 могут иметь только поступательное перемещение в направляющих. Шестерня свободно посажена на своей оси. Если перемещать одну из реек, в то время как вторая рейка заторможена, то шестерня, приводимая во вращение перемещением рейки, будет одновременно совершать два движения: вращательное вокруг своей оси и поступательное вместе с тягой /. Поступательное перемещение будет вызвано тем, что шестерня, вращаясь, будет катиться по неподвижной рейке. Если перемещать последовательно обе рейки в одном и том же направлении, то и тяга переместится в этом же направлении, но так как шестерня одновременно совершает два движения (вращательное и поступательное), то перемещение тяги будет в два раза меньше соответствующих перемещений реек. Если рейки перемещать пропорционально каким-либо величинам, то тяга переместится пропорционально полусумме вводимых величин, а если рейки перемещать в разные стороны, то тяга переместится пропорционально полуразности их1, т. е. если перемещение реек равно а^ и я2, то перемещение тяги равно 1 / а = -2 (al + я2 1 Вывод этой зависимости будет разобран в этом разделе ниже, при разборе работы конического диференциала. 70 Рассмотренный механизм связан с другими механизмами прицела и поэтому имеет отдельные детали, служащие для ввода заданных величин, и части, необходимые для снятия результата. В данном случае рейки 3 и 4 служат для ввода в механизм заданных величин, а тяга 1 — для снятия суммы. Тяга соединяется через передачи с другими механизмами в приборе или со шкалой. Масштаб складываемых величин зависит от требуемой точности и габаритов механизма. Простой суммирующий механизм, называемый червячным ди-ференциалом, показан на рис. 79. Механизм состоит из червяка 1 Рис. 79. Червячный диференциал: 1 — червяк; 2— червячная шестерня и шестерни 2. Червяк может поворачиваться и, кроме того перемещаться поступательно, независимо от поворота. В обоих случаях шестерня будет поворачиваться; таким образом, величина поворота шестерни будет равна сумме вводимых данных. Разберем, как этот механизм использовать для получения tgcp (механизмы для передачи слагаемых в данном примере не рассматриваем). В главе I было найдено, что tg? = tgcp0 — tgy, , WT где tg ср0 = —ft-. Из формулы видно, что одно слагаемое должно быть равно tgcp0 и другое слагаемое — tgy. Ограничивать по габаритным условиям будет, конечно, поступательное перемещение червяка, вследствие этого меньшее слагаемое надо вводить в виде поступательного перемещения червяка. В данном случае меньшей величиной будет tg-y. Если по условиям работы максимальное значение у = 12°, то максимальное значение тангенса угла отставания будет tg 12° = 0,2126. Исходя из допустимого предельного перемещения червяка и максимального значения вводимого слагаемого, выбирают масштаб механизма. Если перемещение червяка не должно превышать 50 мм, то масштаб может быть равен 2жж/0,01. Это значит, что значению 71 1»! = тангенса, равному 0,01, будет соответствовать перемещение червяка на 2 мм. Максимальное перемещение червяка ?тах можно определить по формуле ^maz =W(tgT)max; <$шах = 27ЩГ °>2126 = 42,52 мм. Если шестерня имеет 30 зубцов и шаг червяка 1 мм, то при перемещении червяка на 2 мм шестерня повернется на 2 зубца, т. е. на Vis часть оборота, или на 24°. Тогда масштаб вводимой величины, выраженной в угле поворота этой шестерни, будет равен 24 0,01 ' Это значит, что значению тангенса, равному 0,01, соответствует поворот шестерни на 24°. Исходя из этого и второе слагаемое должно быть введено на шестерню в этом же масштабе. Так, например, если W== 150 м/сек, Т =40 сек., //=--- 6000 м, то _ JFvT_ _ 15CMO _, tg?o — я """бЖГ""1' Поворот шестерни &° для ввода этой величины должен быть равен произведению масштаба на эту величину: S° = /»! • tg cp0; ^w-1-24000' что соответствует 6--г оборота. Так как передаточное число червячной передачи в данном случае Vso> то масштаб поворота, выражающий отношение поворота червяка к величине тангенса угла, будет следующий: . одо 720 24 ,30= 0,01 w 0,01 * Таким образом, значению тангенса, равного 0,01, соответствует 2 оборота червяка. Как наглядно видно из этого примера, счетно-решающий механизм может иметь различные масштабы для вводимых в механизм и снимаемых с механизма величин. Различие масштабов обусловливается конструкцией самого механизма. Можно вместо червяка применить винт с гайкой. Суммирующий механизм такого типа схематично изображен на рис. 80. Слагаемые вводятся при помощи рукояток 7 и 12 через соответствующие передачи. При повороте рукоятки 7 через цилиндрическую шестерню 6 поворот будет передан на ходовой винт 1. Гайка 2, установлен- 72 ная на ходовом винте, переместится. Гайка при помощи втулки 3 сместит ролик 4 и цилиндрическую шестерню 5. При повороте рукоятки 12 через цилиндрические шестерни 11 и 10 поворот будет передан на гайку 9, Гайка 9 навинчивается на неподвижный болт 8 и при этом перемещает винт 1 вместе с гайкой 2. Пружина 13 все время прижимает винт к гайке 9. •ч Ш Рис. 80. Винтовой диференциал с ходовым винтом: 1 — ходовой винт; 2 и 9— гайки; 3 — втулка; 4 — ролик; 5, 6, 10 и 11 — цилиндрические шестерни; 7 к 12 — рукоятки; 8 — неподвижный болт; 13 — пружина -w / \ При поступательном перемещении винта / будет смещаться и ролик 4. Таким образом, диск перемещается на сумму переданных слагаемых. Рассмотренный механизм называется винтовым диференциалом. Ч-. // лишим ---- щ Hf4imnutmitHUttiMiantMiv->-'~ -«-I'Ju'".'""'.. — '. yftfuwmmttumwiwHrnmir пУшшнш___= wiii/wf^M г 1 Рис. 81. Винтовой диференциал: 1 — рукоятка; 2 — диск; 3 — винт; 4 — шестерня; 5 — гайка; 5 — червячная передача; 7 — круглая рейка; 8 — шестерня На рис. 81 показана другая конструкция винтового диферен-циала. Одно слагаемое вводится при помощи рукоятки 1, а другое через червячную передачу 6. Сумма снимается с круглой рейки 7. 73 При повороте рукоятки винт 3, вращаясь в гайке 5, получит поступательное перемещение вместе с круглой рейкой 7. На гайке 5 жестко закреплена цилиндрическая шестерня 4t которая соединена через передачу с червячной парой 6. Поэтому при вращении рукоятки / гайка проворачиваться не будет. Рукоятка 1 соединена с винтом 3 при помощи пальца, вводящего в прорезь диска 2, для того чтобы при перемещении винта рукоятка /, не перемещаясь, оставалась в сцеплении с винтом 3. При повороте червяка 6 через передачу будет поворачиваться гайка 5, а так как рукоятка / имеет стопорное приспособление, то в результате поворота гайки 5 винт 3 получит поступательное перемещение. Поступательное перемещение круглой рейки 7 можно передать через шестерню 8 на другие механизмы. Рассмотрим, какой должен быть масштаб в данном механизме. Поворот рукоятки / должен быть пропорционален величине, вводимой в механизм: Pi = wQi, где р!— угол поворота рукоятки /; Q! — вводимая величина; ш — масштаб. Поступательное перемещение винта а^ зависит от шага винта h: — н ai— 2^" Pi-Поворот гайки 5 будет равен масштабу, умноженному на величину Q2: p2 = w.Q2, и поступательное перемещение винта вследствие поворота гайки 5 будет равно а2: и* ~ 2.Г ^2< Суммарное перемещение винта обозначим через а, тогда ь а = fli -Ма = "2? (Pi + Pa)- Заменяя значения рА и р2 через соответствующие значения Q, получим *- а = --^. т (Qi -Ь Q2) = m^ (Ql + Q2). Из последнего выражения видно, что масштаб вводимых величин отличается от масштаба ml суммарной величины на -^, так как h т^ — -74 т1 = -Я'т- Наибольшее применение в качестве суммирующих механизмов получили шестеренчатые механизмы. Такие механизмы называются коническими и цилиндрическими диференциалами. Эти диференциалы дают возможность суммировать два вращательных движения и получать на выходящей оси угол поворота как сумму углов поворота обеих ведущих осей. Рис. 82. Конический диференциал: 7L и 2 —солнечные шестерни; 3 и 4 — сателлиты; 5 — ось сателлитов; 6—валик Так как оба типа диференциалов применяются в прицелах, то разберем подробно их работу. На рис. 82 показан конический диференциал, а на рис. 83 — схема этого диференциала. /3" ,$ ^ ' / 1 ?' ) ' ! •* ' 6 14Ш 4W> L ит / РШ ~ уяяь г< - / !.> . « ^ 4 Рис. 83. Схема конического диференциала: 7 и 2 —• солнечные шестерни; 3 к 4 — сателлиты; 5 — ось сателлитов; 6 — валик Конический диференциал состоит из двух солнечных конических шестерен / и 2, соединенных двумя коническими шестернями-сателлитами 3 и 4, сидящими на общей оси 5, ко- 75 торая, в свою очередь, может вращаться вместе с валиком б1. Шестерни 3 и 4 насажены на ось 5 свободно. Если валик 6 застопорен, то при вращении шестерни 1 промежуточные шестерни 3 и 4, вращаясь на своей оси, будут передавать вращение шестерне 2. Так как числа зубцов шестерен / и 2 равны, то число оборотов этих шестерен будет одинаково. Рис. 84. Конический диференциал с передачами: / и //_ червяки; / и 2— солнечные шестерни; 3 и 4— шестерни сателлиты; 5 — ось сателлитов; 6 — валик Если застопорить шестерню 2, а валик 6 освободить, то при вращении шестерни / промежуточные шестерни 3 и 4, получив вращение от шестерни /, будут обегать по неподвижной шестерне 2, совершая при этом два движения: одно вокруг своей оси, а другое вместе с осью и валиком. Вследствие этого за один оборот шестерни / валик 6 сделает полоборота. Аналогичное явление произойдет, если застопорить шестерню /. В этом случае при вращении шестерни 2 валик 6 сделает половину числа оборотов шестерни 2. Поэтому если диференциал поставить в прицел так, как показано на рис. 84, и слагаемые величины подавать через передачи на шестерни 1 и 2, то работа механизма будет происходить следующим образом. При вращении червяка / будет вращаться шестерня 7, а так как шестерня 2 застопорена связанной с ней самотормозящейся червячной передачей, то придет во вращение валик 6. Если же движение будет передаваться с червяка //, то вследствие самоторможения в первой червячной паре опять-таки придет во вращение валик 6, В зависимости от того, как передавались слагаемые (выраженные в числах оборотов), валик 6 будет поворачиваться или В некоторых случаях вместо двух сателлитов может быть один. 76 в одну и ту же сторону или в другую. В первом случае получим полусумму слагаемых в определенном масштабе, а во втором—их полуразность. Например, если шестерня / повернулась на 4 оборота в направлении, указанном на рисунке стрелкой, то валик 6 повернется на 2 оборота в том же направлении. Если шестерня 2 повернется на 6 оборотов в указанном на рисунке направлении, то валик 6 повернется в том же направлении, что и в первый раз, еще на 3 оборота. 1 В итоге валик повернется на 5 оборотов, т. е. на валике получим сумму двух передаваемых на дифе-ренциал величин, но в половинном масштабе. При такой подаче ела- з гаемых */2 является передаточным числом диференциала при суммировании1. Выведем точную зависимость между числами оборотов основных 2 шестерен и валика. Для вывода используем более простой механизм, по принципу устройства такой же, как диференциал. Такой механизм, называемый планета р-н ы м, показан на рис. 85. На общей планке 4 свободно на осях установлены шестерни / и 2, соединенные между собой при помощи промежуточной шестерни 3. Планка может поворачиваться относительно точки 0. Если повернуть планку вместе с шестерней 2 на угол а, то точки сцепления А и В между шестернями повернутся относительно вертикальной оси X—X тоже на угол а и займут положение А1 и Bt. Если при этом положении планки повернуть шестерню 2 на угол р по направлению часовой стрелки, то шестерня 1 повернется в том же направлении (потому что установлена одна промежуточная шестерня) на угол у. Точки А± и В^ займут соответственно положение А2 и В.2. Угол поворота шестерни 2 относительно вертикальной оси X—X теперь будет е, а шестерни / будет равен 6. Тогда на основании чертежа можно написать б == а -f у; е --= а + р.1 Рис. 85. Планетарный механизм 1 При конструировании прицела все передаточные числа применяемых механизмов и передач учитываются в соответствующих масштабах прицела. 77 Из этой зависимости найдем углы поворота шестерен относительно планки 4: 7=6 — а; Р--=е —а. Передаточное число между шестернями определяется отношением чисел оборотов или углов поворота. Поэтому / — JL *2>1 — я • Подставляя эти значения, получаем • — е"~ а ^9»1 ~~~ ' • 1)1 е— а Так как углы поворота пропорциональны числам оборотов, то 6 соответствует числу оборотов п^ шестерни /, е соответствует числу оборотов п2 шестерни 2 и а соответствует числу оборотов я4 планки 4. Подставляя эти значения, получаем lz>i — П^ — Пь п2 — п± Условились считать передаточное число положительным, если ведущая и ведомая шестерни вращаются в одну и ту же сторону, и отрицательным, если они вращаются в разные стороны. Применим полученную зависимость к коническому диферен-циалу 1. Конический диференциал работает так же, как планетарный механизм. Можно повернуть целиком весь диференциал (все шестерни и валик) относительно оси (см. рис. 83), проходящей по валику 6 (это будет соответствовать^ повороту планки на угол а), а затем, закрепив валик 6, повернуть шестерню /, тогда повернется шестерня 2. Это будут дополнительные углы поворота шестерен относительно горизонтальной оси. Шестерни 1 и 2 одинаковы, передаточное число между ними равно единице. Так как при закрепленном валике 6 шестерни вращаются в разных направлениях, то, подставляя значения в формулу, перед единицей ставим минус: __j __ /*i —яб п2 — пб > преобразуем: —п2 4- п& = /ij — яд; - 2/г6 = ni-\- я2; __ /*! +П2 П&--------------^ • Из формулы видно, что при подаче слагаемых на основные шестерни передаточное число диференциала равно половине. 1 Выведенная зависимость носит название формулы Виллиса. Эта же зависимость применима и к реечному суммирующему механизму. 78 ^^1 F^ P^J Если слагаемые подавать на валик и одну основную шестерню, то из выведенной формулы получим 2п& --=«! + п2, а из этой зависимости следует: л- = 2я6 — я2; /t>2 — --^6 ~~* 1* Поэтому при применении диференциалов в счетно-решающих механизмах необходимо учитывать масштабы в зависимости от того, на какие шестерни подаются *""""" данные. На рис. 86 показана упрощенная 'схема цилиндрического диференциала с одной парой сателлитов. Солнечными шестернями являются шестерни 1 и 2, а сателлиты 3 и 4 сидят на оси 5. При вращении одной из солнечных шестерен (и при условии, что вторая солнечная шестерня застопорена) поворачивается сцепленная с ней шестерня-сателлит. Вследствие того, что оба сателлита сидят жестко на оси 5, вторая шестерня будет обегать по неподвижной солнечной шестерне, совершая поворот вместе с осью и валиком 6. На рис. 87 показана схема цилиндрического диференциала, у которого оси сателлитов установлены в общей обойме. Солнечными шестернями являются шестерни 1 и 2, а сателлитами— шестерни 3 и 4 (обычно имеется и другая пара сателлитов, соединенная с солнечными шестернями так же, как и шестерни 3 и 4). Оси шестерен 1 и 2 свободно проходят в обойме и служат осями втулок обоймы. Оси шестерен 3 и 4 находятся в подшипниках, которые закреплены в обойме. Если одна из солнечных шестерен застопорена, то при вращении другой солнечной шестерни сателлиты будут обегать по неподвижной солнечной шестерне и приводить во вращение обойму На рис. 88 показан этот же диференциал с передачами, связывающими его с другими механизмами или рукоятками. При помощи червячных передач, которые соединены с другими механизмами или непосредственно с рукоятками, на солнечные шестерни диференциала поступают слагаемые величины,- 79 Рпс. 86. Принципиальная схема цилиндрического диференциала: / и 2 — солнечные шестерни; 3 и 4 — сателлиты; S — ось сателлитов; 6 — валик выраженные в определенном масштабе. Сумма этих величин поступает в результате поворота обоймы через цилиндрическую передачу 6 на валик 9. Валик может быть соединен или с другим механизмом или со шкалой. — Рис." 87. Схема цилиндрического диференциала: 1 и 2—солнечные шестерни; 3 и 4 — сателлиты; S — обойма Разберем использование диференциала в качестве суммирую щего механизма на конкретном примере. Если нужно получить величину тангенса угла прицеливания tgcp по величинам tg необходимо произвести вычи- 6-370 тание, то при вводе tg? необходимо, чтобы обойма диферен-циала поворачивалась в другую сторону, чем при вводе tgcp0. В данном случае обойма должна повернуться (с учетом передаточного числа диференциала) на величину полуразности оборотов: * ^" ' =2,155 оборота, так как масштаб обоймы в два раза больше масштаба - солнечных шестерен диференциала. Полученная величина через передачу 6 поступает на валик 9 и дальше в другие механизмы или на шкалу. Масштаб на валике зависит от масштаба обоймы и передаточного числа. *VA*V Рис. 89. Цилиндрический диференциал с неподвижной - шестерней: О — обойма; 1 — валик;".? — основание; 3 — неподвижная шестерня; - 4 — коническая пара шестерен; 5 — червячная шестерня; 6 и 9 — солнечные шестерни; 7 и 8 — сателлиты; 10, 11 и 12 — цилиндрические, шестерни На рис. 89 показан цилиндрический диференциал, по принципу работы не отличающийся от рассмотренных выше, но конструктивно выполненный несколько иначе. У этого диференциала постоянно застопорена одна и та же шестерня. Валик / соединен при помощи шпЪнки с обоймой О, а шестерни 9 и 10, жестко соединенные между собой, сидят на валике свободно. Оси шестерен-сателлитов сидят в обойме О свободно, а сами шестерни 7 и 8 на своих осях жестко. Ось .•82 шестерни 3 жестко закреплена в корпусе. Основание 2 может поворачиваться относительно оси шестерни 8. В этом основании в подшипнике находится валик с жестко закрепленными на нем шестернями 77 и 12. Червячная шестерня 5 и солнечная шестерня 6 жестко соединены между собой. При передаче вращения через коническую пару шестерен 4 червячная шестерня 5 и жестко «связанная с ней шестерня 6 вращают промежуточные шестерни 7 и 8. Так как шестерня 9 застопорена неподвижной шестерней 3, то шестерни 8 будут обегать по шестерне 9 и приводить во вращение обойму с валиком 7. В случае поворота основания 2 валик с шестернями 77 и 12 будет вращаться относительно оси неподвижной^ шестерни 3. Я а V 9 1 4 1 —л ' » о/ / Рие. 90. Соединение двух диференциалов: 7 и // — конические диференциалы; / и 2— рукоятки; 3 — валик; 4 — ходовой винт; 5 и 6 — солнечные шестерни диференциала /; 7, 8 и 9 — передаточные цилиндрические шестерни; 10 и 11 — солнеч- ные шестерни диференциала 77 Вследствие сцепления шестерня 12 будет обегать шестерню 3 и вместе с валиком придет во вращение относительно своей оси. Шестерня 77 передаст это движение на шестерню 9 диференциала. Промежуточные шестерни 7 будут обегать по заторможенной шестерне 6 и приведут во вращение обойму с валиком L Если нужно дать сумму трех слагаемых, то необходимо включить два диференциала (рис. 90). На ходовой винт 4 нужно подать слагаемые от валика 3 и рукояток 1 и 2. Рукоятки 7 и 2 поставлены в подшипниках фрикционно таким образом, что от рукояток вращение на диференциалы передается (при приложении к рукояткам определенной силы), а от шестерен диференциала на рукоятки вращение лередаться не может. При вращении валика 3 приходит во вращение шестерня 5 диференциала 7; так как ось сателлитов застопорена рукояткой 6* 83 /, то придет во вращение шестерня 6, свободно сидящая на валике вместе с шестерней 7. Вращение через шестерни 7, 8 н9 передается на шестерню 10 диференциала //. Ось сателлитов этого диференциала застопорена рукояткой 2, поэтому вращение будет передано только на шестерню 11 и дальше на ходовой винт 4. От вращения рукоятки / придет во вращение ось сателлитов. Сателлиты, обегая по шестерне 5 (потому что она застопорена передачами за валиком 3), повернут шестерню 6 и дальше через ту же цепь передач передадут вращение на ходовой винт 4. От вращения рукоятки 2 придет во вращение ось сателлитов диференциала //: Через шестерню // оно будет передано на тот же ходовой винт 4 (передать вращение через шестерню 10 нельзя, потому что валик диференциала / застопорен рукояткой /, а шестерня 5 — передачами, соединенными с валиком 3). Основное преимущество конических и цилиндрических дифе-ренциалов перед другими суммирующими механизмами в том, что они дают возможность получать сумму слагаемых с достаточной практической точностью. Большое значение имеет и то обстоятельство, что в диференциалы можно вводить слагаемые в любом выбранном масштабе, что дает возможность обеспечить точность результата. Ошибки диференциалов зависят от величин мертвого хода в сцеплении шестерен. Для уменьшения ошибок требуются точная нарезка зубцов шестерен и тщательная подгонка при сборке. Практически точность диференциалов характеризуется ошибками в пределах от 0,005 .до 0,002 радиана, при изготовлении их по второму классу точности. Диференциалы в прицелах могут применяться для компенсации поворота частей других механизмов. На рис. 91 показано включение диференциала в передачу другого механизма. При передаче вращения от валика / на ведомую шестерню 2 дифе-ренциал 3 никакой специальной работы не выполняет, а является только зубчатой передачей для установки рейки 6. 84 - « Рис. 91. Компенсационный диференциал: / и 4 —валики; 2 —шестерня; 3 —• диференциал; 5 — .диск; 6 — рейка; 7 и 8 — каретки Этот же диференциал становится компенсационным при передаче поворота через валик 4 на диск 5. Если бы диференциала не было, то при повороте диска 5 с ним вместе повернулась бы и рейка 6, установленная в его назу. При повороте рейка обкатывалась бы по шестерне 2 к вследствле этого изменилась бы установленная величина сдвига рейки. Избежать этот сдвиг можно в том случае, если при повороте диска одновременно поворачивать шестерню 2 вместе с рейкой. Д яч этой цели и установлен диференциал. При повороте валика 4 iepcj цилиндрические шестерни вращение будет одновременно передано на нижнюю солнечную шестерню диференциала 3 и через шестерни диференциала на шестерню 2. Таким образом, при повороте валика 4 одновременно будет происходить поворот диска 5 с рейкой 6 и через диференциал 3 поворот ше-етерни 2 на такой же угол. Обкатывания рейки, а поэтому и дополнительного сдвига происходить не будет. Передачи на валики / и 4 от рукоятки или от других механизмов должны быть самотормозящиеся, иначе при повороте валика 7 вращение может быть передано на валик 4 и наоборот. 8. МНОЖИТЕЛЬНЫЕ И ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИЕ I МЕХАНИЗМЫ Множительные механизмы служат для умножения или деления каких-либо величин. Эти величины могут вводиться^ множительный механизм непосредственно или поступать с каких-либо других механизмов. Простейшим множительным механизмом может служить зубчатая передача. В зависимости от передаточного числа можно производить умножение или деление величины, поступающей на передачу. Если нужно умножить или разделить величину, выраженную в линейном масштабе, то применяют механизм, изображенный на рис. 92. На одной оси жестко сидят две шестерни 3 и 4. С шестернями соединены рейки 1 и 2. Если рейку / перемещать, то соединенная с ней шестерня 3 будет поворачиваться; следовательно, на такой же угол повернется и шестерня #, которая, в свою очередь, переместит рейку 2. Во сколько раз число зубцов на шестерне 4 больше, чем иа шестерне 3, во столько раз, при одина- Рис. 92. Зубчатый множительный механизм: J я 2 — рейки; 3 и 4 — шестерни 85 ковом шаге зубчатых колес, перемещение рейки 2 будет больше чем перемещение рейки /. Таким образом, механизм производит умножение; если же перемещать рейку 2, то будет произведено деление. При помощи этого механизма можно умножить или делить величины только на постоянное число, обычно жз в прицелах необходимо перемножать переменные величины, а иногда и тригонометрические. Для выполнения этих задач применяют рычажные, фрикционные и тригонометрические механизмы. Рис. 93. Рычажный множительный механизм На рис. 93 схематично показан один из рычажных множительных механизмов. На линейке /, которая может качаться на оси О, находится ползун с пальцем /4, входящим в прорези двух линеек 2 и 3. Линейки могут перемещаться в своих направляющих и расположены под углом 90Э одна к другой. В верхней части линейки / имеется прорезь, в которую входит палец линейки 4. На рисунке показано, что палец линейки 4 сдвинут от вертикальной оси х — х, на величину п, а палец А (а также и ось линейки 3) от той же оси х—х на величину а. Палец .4 (а также ось линейки -2) перемещен от горизонтальной оси у —у на величину т. Расстояние от линейки 4 до горизонтальной оси у —у no«j стоянно и равно к, Разберем зависимость между перемещениями линеек. На основании подобия треугольников ОДС и ОВА имеем а т п —»••••— к откуда 86 а = п-т к Таким образом, если в определенном масштабе передать какие-либо величины на линейки 2 и 4, то линейка 3 переместится от оси х — х на расстояние а, равное произведению этих величин. Произведение получится в масштабе этого механизма, который равен —. Например, если линейку 2 переместить на 20 мм, линейку 4 — на 30 мм, а расстояние «=-=25 мм, то перемещение а будет равно а = т*п — = 20-30 25 = 24 мм. Если увеличить каждый множитель в два раза, то произведение должно увеличиваться в четыре раза. Действительно, если т = 40 мм, п = 60 мм, то Л 40.60 пс ~ ~~25— ~ ММ, * т. е. величина а стала в четыре раза больше, чем при первом перемещении. Таким образом, из данного примера ясно, что механизм производит умножение, а величина-^-выполняет только роль масштаба данного механизма. В прицел^ большое распространение имеет фрикционный механизм (рис. 94). Диск / приводится во вращение через кони- Рис. 94. Фрикционный механизм с роликом: / — диск; 2 — валик; 3 — ролик; 4 — рукоятка; 5 — пружина; 6 — обойма 87 ческую передачу. На валике 2 на шпоночном соединении находится ролик 3, прижатый к диску. Диск прижимается к ролику пружиной 5. Вследствие трения между диском и роликом последний приводится во вращение вместе с валиком 2. Ролик помещен в обойме 6, которая при вращении рукоятки 4 может перемещаться поступательно по ходовому винту. Вследствие этого ролик можно смещать относительно центра диска. Для анализа работы механизма предварительно разберем сущность угловой и линейной скорости при вращательном движении. В ра щател'ьн ы м движением называется такое движение, при котором все точки тела двигаются по окружностям, центры которых находятся на одной прямой, называемой осью, Угловая скорость измеряется углом, на который повернется тело в 1 секунду, В технике принято измерять угловую скорость количеством оборотов в минуту. Скорость, с которой движется точка по дуге круга, называется линейной скоростью, она измеряется длиной дуги, по которой прошла точка в единицу времени. На рис. 95 показан вращающийся диск. Угловые скорости точек А и В на диске одинаковы, а линейные скорости их разные. Линейная скорость точки А больше, так как она за один и тот же период времени проходит больший путь, чем точка В. Для вычисления линейной скорости точки нужно знать число оборотов в секунду и расстояние от точки до центра диска. Выразим линейные скорости точек А и В: 'А = 2-*-^5 Рис. 95. Линейная скорость точек диска « .=2*/?, **д 60"' где «А- «V Я- /?• лд-60 — линейная скорость точки Л; линейная скорость точки В-расстояние от точки А до центра диска; расстояние от точки В до центра диска; число оборотов диска в минуту; коэфициент гдля перевода об/мин в об/сек. ?8 Если, например, лд=180 об/мин, /? = 50 мм, /?t = 30 мм, тс» VA =• 2-3,14.50.-~ = 942 мм/сет, •\ ОЛ т»в = 2- 3,14 -30--^ = 565,2 мм/сек. Если в точках касания ролика и диска проскальзывания нет-, то линейные скорости в этих точках во фрикционном механизме* равны. Расстояние от точки на поверхности ролика до центра ролика обозначим через г (см. рис. 94), а расстояние от центра до точки касания на диске — через /?, кроме того, обозначим числа оборотов в минуту диска и ролика: пл—число оборотов^ в минуту диска /; Лв — число оборотов валика 2. Выразим линейные скорости точек диска v* и роликаl i>pi в точке касания: * SB 2w/? —5- • •рд ZWJX во » л в *,e2lcreo' Так как t/ = v^ то д и* 9*Л>------.— 9тег—— 2 ^ 60 ~~ 60 * Сокращая на •—-, получим формулу фрикциона: 60 /?-»д=г-яв. Me этой формулы получим Л. = Я'Лд7» /?--^г ^""•bi ' Из полученных формул следует, что если R вводить во фрикционный механизм пропорционально какой-либо величине, а яд — пропорционально другой какой-либо величине, то яв будет пропорционально произведению этих величин в масштабе 1/г. Например, если яд=200 об/мин, /? = 30 мм, а г =15 мм^ то лв будет равно л. = /?-лл 4- = 30-200-4;- = 400 об/^«я. • "Л Ю 1 Число оборотов ролика и валика одинаково. Если же задавать величины в виде пв и яд, то величина /?, жак видно из последней формулы, будет соответствовать их частному в масштабе г. В случае если пв = 400 об/мин, <яд = 2№об/мин, а г — 15 лш, то R О*, г — 40° лд ~~~ 200 15 ==30 лш.. Таким образом, в зависимости от того, на какие части фрикционного механизма передаются данные, механизм производит умножение или деление этих данных в определенном масштабе. В прицелах обычно применяют более усовершенствованный -фрикционный механизм, в котором вместо ролика применены шарики (рис. 96). Между диском / фрикционного механизма и валиком 5 поставлена обойма 2 с шариками. Обойма установлена на ходовом винте 3. Обойма с шариками сдвигается относительно центра .диска при помощи рукоятки 4. Вращение диска производится от валика 8. Прижатие диска к шарику обеспечивается пружи-шэй 7. Число оборотов валика 5 будет зависеть, аналогично механизму с роликом, от числа оборотов диска и положения обоймы с шариками относительно центра диска. Вращение с валика фрикционного механизма передается на другие механизмы через валик 6. Разберем, изменяет ли замена ролика шариками сущность работы фрикционного механизма. Для упрощения вывода разбе- 6 ~ 6 Рис. 96. Фрикционный механизм с шариками 30 рем фрикционный механизм с одним шариком; схема такого механизма показана на рис. 97. На рисунке через а обозначена точка касания шарика и диска и через b—точка касания шарика и валика. Кроме того, обозначим через /•__, радиус ша- * Г u / рика и через пт — число оборо- ш Рис. 97. Схема фрикционного меха- тов шарика в минуту. низма Линейные скорости vm точек / касания шарика равны между ^собой и выражаются следующей зависимостью: ^в2тег.-ж- Линейные скорости ]шарика и диска в точке касания а равны, поэтому 2^,,,^— 2*Я"Д ш 60 * v 60 ' В то же время равны и линейные скорости валика и шарика в точке bt поэтому 9-гг "ш _9-ггЛв 2*гт "60" в 27СГ 60~' Так как левые части равенств одинаковы, то, следовательно, ^ = 2я-^ 60 ^ 60 2d?&--.2-r?, или, сокращая, получим /?-Лд==Г-Л. ** В Из полученного результата видно, что формула фрикционного механизма с шариками точно такая же, как формула фрикционного механизма с роликом (надо только помнить, что в последней формуле г—радиус валика). Ни размеры шариков, ни число их на зависимость между числом оборотов диска и числом оборотов валика не влияют. Число шариков влияет на направление вращения валика так же, как и количество промежуточных шестерен в зубчатых передачах. Если установить шарик в центре диска, то число оборотов валика будет равно нулю. При переходе шарика через центр диска изменяется и направление вращения валика. Если в прицеле фрикционный механизм должен давать вели- WT чину tg?o=~"77~» то Для этого число оборотов диска делают, обратно пропорциональным времени падения бомбы при данных условиях бомбометания, а число оборотов валика—прямо про- 91 ворциональным путевой скорости и обратно пропорциональным высоте полета, т. е. „ __L^. „ - w ы д т ь в— Н 2> где KI и /С2 — масштабы величин Т, W и Н. Подставив значения лв и /гд в формулу фрикциона, получим р__пвг W-Ks f\ — 7Г~' ~ -------т--------- • /*-f-*i. Так как /(-, /С2 и г постоянные величины, то их можно заменить» ®бщим коэфициентом /С— ~^-"> и тогда Я=и^/С=К-1Е?0. Таким образом, при указанной выше подаче данных на валик и диск расстояние от центра диска до точки касания R равно tg " — — — ------- RMM 0 5 Ю ft 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Рис. 101. Ft мфнк проскальзывания в фрикционном механизме при силе нажатия 12 кг: 1 — М =-. 50 гдм; 2 — М = 100 гдм На основании графиков можно сделать следующие выводы*. Увеличение передаваемого момента М вызывает увеличение Р* а увеличение силы нажатия Q вызывает уменьшение А 9S Для определенного диапазона изменения R изменения Р почти «е происходит. При приближении точки касания к центру диска коэфициент проскальзывания сильно растет. Таким образом, для постоянства коэфициента проскальзывания по величине и его уменьшения необходимо, чтобы передаваемый момент был постоянным (или мало изменялся), сила нажатия была достаточно большой и рабочий диапазон изменения/? отстоял дальше от центра диска. Например, если Q=12 кг, М — 50гдм (граммо-дециметров) и диапазон изменения R от 10 до 50 мм, то можно считать Р постоянным и равным 0,4%- Получив на основании лабораторных испытаний величину коэфициента проскальзывания фрикционного механизма, можно рассчитывать необходимые величины /гд и R для получения требуемого числа оборотов валика. Например, г = 25 мм, мл =50 об/мин. Необходимо определить различные значения /?для соответствующих чисел оборотов. Если не учитывать проскальзывания, то по основной ^формуле фрикционного Механизма «сразу получим значения R. Так, если: па = 25 об/мин, то /?= 5'0 = 12,5 мм; - пв = 50 об/мин, то R — • 5'Q = 25 мм; и это даст практически достаточно точный результат. При проскальзывании, как это следует из расчета, для лв = 100 об/мин расстояние R = 50 мм. При Р = 2% число оборотов валика будет равно только 98 в минуту. Увеличим R на 2%; получим т. е. R равно 51 мм. Тогда ~кхГ ~~1 мм' rtt = JW?L = 99,96 об/мня, т. е. осталась ошибка, равная всего 0,04%. 96 Так как точность всех механизмов и передач обычно не больше вычисленной точности фрикционного механизма, то такой учет проскальзывания вполне допустим. При приближении величины /? к нулю точность работы фрикционного механизма сильно падает. В случае, когда необходимо, чтобы фрикционный механизм работал с достаточной точностью до нулевого значения /?, к нему присоединяют диференциал. К одной из солнечных шестерен диференциала через передачи присоединяют диск фрикционного механизма, а к другой солнечной шестерне — валик этого же механизма. Соединение выполнено так, что при работе фрикционного механизма солнечные шестерни диференциала вращаются в разные стороны; поэтому вращение валика, соединенного с осью сателлитов, будет пропорционально разности чисел оборотов солнечных шестерен. При такой конструкции результирующая величина снимается не с валика фрикциона, а с валика диференциала. Передачи подбирают так, что когда шарики фрикционного механизма удалены от центра диска на достаточное расстояние, при котором проскальзывание мало, солнечные шестерни вращаются с одинаковыми числами оборотов (валик диференциала при этом не вращается). Вследствие этого рабочая часть диска фрикциона удалена от его центра, а получаемая величина, которая снимается с валика диференциала, может изменяться от нулевого значения с достаточной точностью. Перейдем к рассмотрению тригонометрических механизмов, т. е. механизмов, дающих тригонометрическую функцию в зависимости от вводимого угла. Простейшим тангенсным механизмом является механизм, со* стоящий из линейки и ползуна (см. рис. 76). Линейка / может поворачиваться относительно точки О. В линейке есть прорезь, в которую входит палец ползуна 2. Ползун может перемещаться в направляющих только поступательно. Расстояние от центра вращения линейки до ползуна не изменяется и на рисунке равно д. Угол поворота линейки от горизонтальной оси обозначен через а. Если линейку поворачивать, то при помощи пальца будет перемещаться ползун, и в результате изменяется расстояние Ь: Ъ — а • tg a. Так как а величина постоянная, то Ъ будет соответствовать тангенсу угла а, выраженному в линейном масштабе. Масштабом является величина а. Перемещение ползуна может быть передано или на другой механизм, или на шкалу. Устройство синусного механизма также несложно. Ходовой винт 2 (рис. 102) может поворачиваться на оси О. На ходовом винте перемещается гайка / с пальцем А Палец гайки входит в прорезь планки ползуна 3. 7—730 " 97 / 3 Рже. 10!. Синусный механизм: / — гайка с пальцем; _>— ходовой БИНТ; 3 — ползун Если гайку сместить на величину г, а затем ходовой винт повернуть на угол а, то ползун 3 в направляющих переместится на величину а* пропорциональную синусу угла поворота, т. е. и — г-sin о. Если г сделать постоянной, то тогда эта величина будет линейным масштабом данного механизма. Если г вводить пропорционально какой-либо величине, то тогда механизм бу- дет выполнять роль синусно-множительного механизма. Например, г может соответствовать tg? в определенном масштабе: r==wtgy, где т — масштаб, переводящий величину tgy в линейные размеры. В этом случае перемещение ползуна уже будет соответствовать произведению tg у и sin а, выраженному в том же масштабе mi а = г-sin a = /rc-tgfsina. Так, при а -=10°, 7 = 5° и т = ^щ-л перемещение ползуна будет равно « = -5Ж^5°^10° = -ЩТ Для одновременного получения тригонометрических функций синуса и косинуса можно применить механизм, называемый координатором. Линейка 1 (рис. 103) может поворачиваться вместе с направляющими 2 относительно точки О и перемещаться поступательно в этих направляющих. На линейке жестко закреплен палец А, поставленный в прорези двух линеек 3 и 4% которые могут перемещаться в своих 98 0,0875-0,174=15,2 мм. $$щ. Рив. 103. К0ор дина тор: / - диясйиа с палщеи; 2—направляющие; 3*4 — линейки с прорезью Рис. 104. Составляющие вектора взаимно перпендикулярных направляющих. При повороте линейки / на угол а линейка 3 займет положение на расстоянии а от точки О, а линейка 4—на расстоянии Ь: а — г-cos а; ? = /••8-110, . Величина г является масштабом механизма. Если г изменять, то механизм будет работать как множительный тригонометрический механизм, давая произведение величины г на синус и ко- «инус угла а. Тогда масштаб ввода величины г будет масштабом механизма. Как известно, любой вектор можно разложить на составляющие в прямоугольной системе координат. На рис. 104 ОВ — составляющая вектора ОА по оси X, а ОС — составляющая этого вектора по оси Y. Составляющие будут равны произведению величины этого вектора на синус и косинус угла поворота вектора относительно оси X. При изменяемом положении пальца А (см. рис. 103) расстояние ОА может выражать собой величину какого-либо вектора, а угол а — направление этого вектора, тогда этот механизм будет осуществлять разложение вектора на составляющие в прямоугольной системе координат. В зависимости от способа ввода величины г координаторы по конструкции будут разные. Наиболее распространены координаторы, где ввод вектора осуществляется при помощи рейки, винта или при помощи диска со спиральным пазом. В зависимости от перечисленных способов ввода координаторы называются реечными, винтовыми и спиральными. Каждый координатор состоит из двух основных частей: части., служащей для ввода величины и направления вектора, и части^ служащей для разложения вектора на составляющие в прямоугольной системе координат. На рис. 91 показан реечный координатор. Первая часть координатора состоит из диска 5, диференциала 3, валиков 4 и 1 с передачами и рейки 6 с пальцем. Вторая часть состоит из двух координатных кареток 7 и 5 с прор'езями, в которые входит палец рейки 6. Каретки перемещаются в направляющих» Палец устанавливается относительно центра диска на расстояние г путем смещения рейки 6, помещенной в пазу диска 5. 7* 99 Сдвиг рейки осуществляется от валика / через диферен-циал 3 путем поворота шестерни 2. Нужное направление вектору придают путем поворота диска 5 с рейкой при помощи валика 4. Так как при повороте диска рейка будет обкатываться по шестерне 2, то для того, чтобы не было изменения установленной величины г, в передачу введен компенсационный диферен-циал 3. Работа такого диференциала была разобрана раньше, при описании применения диференциалов. При помощи координатора такого типа может быть решена и обратная задача—получение вектора по заданным составляющим. Если переместить каретки на величины составляющих вектора, выраженные в линейном масштабе, то палец с рейкой сместится и покажет соответствующую величину суммарного вектора, а рейка с диском повернется на угол, определяющий направление вектора. Полученные значения вектора будут переданы через передачи на валики / и 4} ас них в другие механизмы или на шкалы. В этом случае самотормозящиеся передачи должны быть установлены не у валиков, а у кареток. Винтовой координатор в принципе почти не отличается от реечного координатора. В нем вместо рейки применен винт, на котором установлена гайка с пальцем. Винт установлен в подшипниках, которые поставлены на диске. Вращение винта происходит через коническую передачу, которая соединена с таким же валиком, как и в реечном координаторе, через компенсационный диференциал. Поворот диска происходит точно так же, как и в реечном диференциале. Отличительная особенность такого типа координатора состоит в том, что обратная задача, т. е. получение вектора по заданным составляющим, не решается, так как винтовая передача самотормозящаяся и поэтому передать движение от гайки на винт нельзя. В спиральном координаторе, как и в первых двух, имеются две основные части: часть для ввода вектора и часть для получения составляющих этого вектора по осям прямоугольной системы координат. Вторая часть аналогична по устройству такой же части реечного или винтового координатора. Для ввода вектора используется диск / со спиральным пазом (рис. 105). Паз представляет собой Архимедову спираль. При повороте диска со спиральным пазом от валика 7 стержень 4 получит перемещение в продольной прорези направляющего диска 2 и вызовет перемещение кареток 5 и 6. Направление стержня задается поворотом верхнего диска с прорезью от валика 8 через цилиндрические шестерни. Для того чтобы при этом не изменилось установленное расстояние стержня от центра диска, введен компенсационный 100 диференциал 3, обеспечивающий поворот диска со спиральным пазом на такой же угол, как и направляющего диска 2. Передачи на валики 7 и 8 должны быть самотормозящимися, так как в противном случае при повороте валика 7 может повернуться валик 8, и наоборот. 8 «* Рис. 10&, Спиральный координатор: / — диск со спиральным пазом; 2 — диск с втравляющей прорезью; 3— компенсационный диференциал; 4 — стержень; 5 и 6 — каретки; 7 и 8— валики / -Для сложения векторов используются специальные построители. На рис. 106 показана схема векторного треугольника скоростей. Линейка / устанавливается на величину ОА, пропорциональную вектору воздушной скорости l/j. Направление этой линейки соответствует направлению вектора воздушной скорости. Линейка 2 может поворачиваться относительно линейки / и устанавливаться на величину АВУ пропорциональную скорости вектора ветра ?/1. Направление ее соответствует направлению вектора ветра. В конце линейки АВ имеется прорезь, в которую входит линейка 5, одним концом шарнирно закрепленная в точке О. 101 При условии, что ОА соэтветствует вектору воздушной скорости по величина и направлению и A3 — вектору скорости ветра, расстояние ОВ будет соответствовать вектору путевой скорости Wt и угол между линейками / и 3 будет равен углу сноса а. 8 Рие. 106. Схема векторного построителя: / —линейка вектора воздушной скорости; 2 ~*йъ$&якв. вектора вегра, 3 — линейка вектора путевой скудости * I • ' '*' Для всех векторов скоростей устанавливается один масштаб т, который переводит скорости в линейные величины: 1^ = У-т; ?/! = ?/./я; , Wv*=W-m, где V, U и W—значения соответствующих скоростей. и и '• Например, если т — ®>5^г^, то для того, чтобы установить вектор воздушной скорости, равный 150 м/сем, нужно сдвинуть линейку / на величину 1/ь равную VA == V- т =-= 1№м/сек.0? мм м/сек = 75 мм. На рис. 107 показана конструкция векторного построителя. Рже. 107. Конструкция векторного построителя 102 9. ГРАФИКИ В тех случаях, когда необходимо получить какую-либо величину, которая выражается сложной зависимостью от других величин, или когда зависимость дана в таблицах или в графической форме, применяют специальные механизмы, к которым относятся графики и кулачковые механизмы. Графиками называются кривые, изображающие графически изменение какой-либо величины в зависимости от одной или нескольких других переменных величин. Если имеется какой-либо график, то при помощи простейшего механизма можно получить нужные величины» М ,,мъ ^ ^^^^y^j^p^ (i!illi'-rHlllliflllUi ВЦШИЖПШШШ Рис. 168. Схема планшетного графического механизма: J — планшет; 2 и 3 — ходовые виты На рис. 108 показано принципиальное устройство планшетного графического механизма. График нанесен на планшет /. Параллельно осям графика установлены ходовые винты 2 и 3. На каждом винте установлена гайка с нитью, расположенной над планшетом. Если, пользуясь ходовым винтом, одну из нитей сместить, то она будет пересекать соответствующую кривую в определенной точке. Совместив вторую нить с этой точкой, получим искомое значение по другой оси графика. Для уменьшения габаритов механизма графики обычно навертывают на цилиндр. • Разберем более подробно устройство такого механизма для конкретного решения определенной задачи. Если нужно ввести в прицел величину tg -у» TO график строят, исходя из тех условий, на которые рассчитан прицел. Как известно из балистики, угол отставания Y зависит от воздушной скорости самолета V, характеристического времени падения бомбы О и высоты сбрасывания Н. Если прицел рассчитан для работы на. высотах от 1500 до 10000 м, для бомб с в от 20,25 до 21 сек. и для скоростей от 103 200 до 500 км/час, то и механизм ввода tgy должен быть рас-считан для этих условий. Так как угол отставания Y с изменением высоты изменяется незначительно, то для упрощения механизма график можно строить в зависимости от в и V для среднего значения Н (для данных условий можно вести расчет для //=--6000—7000 м). Произведем примерный расчет и построение графика. Расчет ведем для V, равной 200, 300,400 и 500 км/час1, и для в, равного 20,25; 20,50; 20,75 и 21 сек. Расчет производится на основе балистических таблиц. Для указанных значений в бали-стических таблицах находим значения у. Полученные значения сводим в таблицу для у (в градусах). """"*--— -____^^ V в км /час 6 в сек.^ -- — _____ 200 300 400 500 20,25 0,3 0,4 0,7 0,9 20,50 1,4 2,3 3,3 4,7 20,75 2,6 3,9 5,7 8,0 21,00 3,6 5,6 8,1 11,0 Затем, пользуясь тригонометрическими таблицами, определяем значение тангенсов для найденных значений углов отставания у. Найденные значения тангенса у выписываем в таблицу tgy. "^-•---^.^^^ V в км/ час 6 в сек. " 200 300 400 500 20,25 0,00523 0,00698 0,01222 0,01571 20,50 0,02444 0,04016 0,05766 0,08221 20,75 0,04541 0,06817 0,09981 0,1405 21,00 0,06291 0,09805 0,1423 0,1944 На основании этих данных строят график tgy. На вертикальной оси можно отложить значения-©, для которых был произведен расчет, а другую ось разграфить в значениях tgy. Надо выбрать определенный масштаб для значений 0 и значений tgy. Масштабы выбирают, исходя из габаритов механизма и требуемой точности. Для примера возьмем масштаб ©, равный 10 мм для 0,1 сек. или mi~ 100 мм/сек и масштаб tg-y —10 мм для тангенса, равного 0,01: 10 м ч 0,01 . т9 =- 1 Для большей точности при работе механизма обычно расчет ведут через 20 км/нас. 104 Для каждого расчетного значения воздушной скорости наносят последовательно точки, соответствующие расчетным значениям f в зависимости от в. Все точки для одной и той же скорости соединяют между собой и эту линию обозначают значением этой скорости (рис. 109). Для разбираемых условий таких линий будет четыре (\Л=- 200, 300, 400 и 500 км/час). При пользовании графиком Qcefi ЦОО-v 20,75 - 20,50 - 20,25 I А i t ii !1 ta V '/-/Г П 1f\ /MK ЛОЛ-' * О 0,05 0,10 0,15 0?0- Ряс. 109. График тангенса угла отставания надо провести горизонтальную прямую от значения О на вертикальной оси до пересечения с линией воздушной скорости: (значения © и V нужно брать те, для которых определяется tgy) и от точки пересечения опустить перпендикуляр на горизонтальную ось графика. Точка пересечения даст искомое значение tg if- На рисунке показано определение tg? для в=20,25 секунды и V — 400 км /час. Работа с графиком в полете очень затруднительна, поэтому в прицеле ставится механизм, который дает возможность по графику найти величину tg-y и одновременно передать ее в соответствующие механизмы прицела. Механизм устроен следующим образом. График tgY навернут и закреплен на барабане. Барабан^ можно поворачивать при помощи рукоятки / (рис. 110) и устанавливать его по значению О против неподвижного индекса 4. Параллельно продольной оси барабана установлен ходовой винт, на котором при повороте рукоятки 2 может перемещаться гайка с индексом 3. Ходовой винт при помощи передач соединен с другими механизмами в прицеле. Сдвиг подвижного индекса будет соответствовать ^величине /rc2*tgY только в том случае, если предварительно повер- 10& путь барабан так, чтобы против неподвижного индекса 4 установить значение О, соответствующее подвешенным бомбам, а при -помощи рукоятки 2 совместить подвижной индекс с линией на -барабане, обозначенной той воздушной скоростью, которая соответствует истинной воздушной скорости полета самолета. Величина tgr, передаваемая с валика 5, будет выражена в мас- ШШВЙШШЙГ *sy 5 Рне. 110. Механизм тангенса угла отставания: / — рукоятка поворота барабана; 2 — рукоянса поворота ходового винта; 3 —г.йка с индексом; 4 — неподвижный индекс; S — валик; 6 — цилиндрическая передача штабе, выражающем отношение углового перемещения к величине передаваемого тангенса угла отставания. Этот масштаб зависит JOT масштаба tgy на графике и передаточного числа передающих механизмов. В данном случае он будет зависеть от шага ходового винта и передаточного числа от ходового винта на валик 5. Если шаг ходового винта 3 мм и передаточное число в цилиндрической передаче равно 8/5> т° масштаб пгв величины tg^ передаваемой с механизма на валик 5, будет определяться следующим значением: « 1 оборот . /Ла = Яг2------?------I, где б1 — шаг винта; i — передаточное число цилиндрической передачи 6\ /я2 — масштаб, выражающий величину tg? на графике. Подставляя числовые значения, получим; 1 оборот 3 0 оборота л ~ мм TO« = 10w 3 мм 3 шм^ ь 2 0,01 Это значит, что 2 оборота валика соответствуют значению tgy* равному 0,01. 106 Для в = 20,5 сек. и 1^=-40Э км!час величина tgt1 равна 0.05776. Определим число оборотов валика яв для этих условий: «e==wB.tgT; пы = 2 ^Р- 0,0578 = 11,56 оборота, Масштаб механизма должен быть учтен в самом механизме или яа шкале, с которой соединен валик 5. Для ввода величины f в прибор можно разграфить барабан несколько иначе. Пользуясь балистическими таблицами, для каждого в определяют среднее значение f для всего диапазона высот и строят график. По горизонтальной оси отмечают значения V, а по вертикальной — значения у; точки, отмеченные для каждого О, соединяют линией. v* Так, если из балистических таблиц получены следующие значения у: О в сек V в км/час •\ •- '-• \ • 20,5 | 20,75 ' 21,0 200 1°15' 2°25' -.~, 4° 300 2° 15' 3°5(Х 5°Ш ' 400 3°20' 5°45' 8° 500 4РЗУ 7°45' 11° 600 6°15' Ю^ЗСХ 14° *» •v.»v то по вертикали над значением 1^=200 км/чае Отмечают точку / против значения Y— l°15f, точку 2 — против Значения т = 2^^ и т. д. (рис. 111). •\f» т ю- Г 7-б-5^ 4-•3- а-/- ?з го 100 2OQ зЬ0*Ьо fAs &№ -Vmfate з ТРйв. 111. Построение графшса^угли отставания n»"i П '* V i « ГП 'Г ^/м^лге г ••& з * "JF .? ^, в • • *-^. Рис. 112. График угла отставания 107 Аналогично размечают точки для V = 300 км/час и т. д.. Точки, нанесенные на графике для одного и того же О, соединяют линией (рис. 112) и обозначают его значением. Чтобы удобнее пользоваться этим графиком, его навертывают на барабан, который можно поворачивать. Шкала V неподвижна. Для ввода у нужно повернуть барабан так, чтобы линия с соответствующим @ пересекла шкалу V точно на том делении, которое равно истинному значению воздушной скорости самолета. На рис. ИЗ показано положение барабана при @ — 21,25 секунды и V — 480 км/час. Преимущество этого барабана перед барабаном tgT (рассмотренным выше) СОСТОИТЕ том,что для ввода в прицел значения т имеется только одна рукоятка. Если строить графики Ряс. 118. Механизм угла отставания Не по средним значениям Я, а точно для всего диапазона Ни V, то нужно для каждого значения О построить отдельный график изменения ? в зависимости от Н и V. Барабан со всеми графиками будет занимать значительно больший габарит, чем барабаны, которые были рассмотрены выше. В некоторых случаях в прицел необходимо вводить другие LI балистическке величины, например величину у, т. е. среднюю вертикальную скорость падения бомбы. Рассмотрим конструкцию одного такого механизма. В данном случае балистической величиной является время падения бомбы Т, которое зависит от ®, Н и V. Из балистики известно, что изменение V незначительно сказывается на изменении времени падения бомбы Т, поэтому для упрощения механизмов можно вести расчет по среднему значению воздушной скорости (в пределах V, для которой рассчитан прицел). Задаваясь различными ©, можно по балистическим таблицам определить величины Т для всего диапазона высот. Например, если прибор рассчитан для работы при V от 200 до 400 км/час, то расчет можно произвести для среднего значения V, равного 300 км/час. Для каждого значения О рассчитываемые величины можно свести в таблицу. 108 в =- 20,5 сек; V = 300 км/час Нвм Т в сек. Н —--г- в м/сек 1000 14,44 69,4 2000 20,55 97,4 3000 - 25,33 118,5 4000 29,39 136,0 5000 33,02 151,5 6000 36,34 165,0 7000 39,47 177,4 8000 42,46 188,5 Для того чтобы производить установку вычисленных значе- ZJ «ий Y» выбирают масштаб. Так, если 2,5 м/сек будет соответствовать 1 мм, то масштаб ^ 1 мм «УДет Равен ,^—. Н Умножая вычисленные значения-у на величину/я, получим €е значения в миллиметрах, по которым можно разграфить шкалу. В приведенной выше таблице для /У=100Э м отноше- Н ние -j, будет равно н 1 у т = 69,4 2j = 17,35 мм. Для Н =--2000 л* г» * у /и == 97,4 ^7--=24,35 лш и т. д. Произведенные вычисления можно свести в таблицу. Н 1000 2000 3000 4000 5000 ! 6000 7000 8000 н —т 17,35 24,35 29,6 34,0 37,9 41,25 44,35 47,1 Н ' Рассчитав для каждого О значения -~г/и, размечают шкалы Для удобства работы шкалы размечают в значениях //, для которых производился расчет. Это значит, что для рассмотренного примера, отложив от начала отсчета 17,35 мм черту, обозначают цифрой 1 и т. п. 109 На рис. 114 показаны шкалы, размеченные в значениях Н для различных 0. Для удобства работы эти шкалы навертывают па барабан. В зависимости от значения О, соответствующего 1 одвешешшм бомбам, пользуются той или иной шкалой. 1 1 I 1 И /•• 1000 14,44 69,4 23,13 53,13 40 2000 20,55 97,4 32,47 62,47 80 3000 25,33 118,5 39,5 69,5 120 4000 29,39 136,0 45,33 75,33 160 5000 3302 151,5 50,5 80,5 200 6000 36,34 , 165,0 55,0 85,0 240 7000 39,47 177,4 59,13 89,13 280 8000 42,46 - 188,5 61,7 91,7 320 Кулачок с изготовленным по данному расчету профилем может быть использован только для того значения О, для которого он рассчитан. Если необходимо в механизмы прицела вводить значение средней вертикальной скорости падения бомбы -у для ряда значений в, то нужно иметь несколько кулачков и при работе переключать механизм на кулачок, соответствующий нужному значению О. Рис. 122. Кулачковый механизм с поворачивающимся рычагом Кроме кулачков со стержнем, перемещающимся поступательно, кулачковые механизмы могут быть с поворачивающимся рычагом (рис. 122). Результат должен передаваться посредством поворота рычага, который .прижат к профилю кулачка пружиной. Разберем построение профиля кулачка на конкретном примере. Ннпример, если механизм должен давать поворот рычага пропорционально tgT, тогда Pi —ю-tgY, ^ где т — масштаб, который переводит значения тангенсов угла отставания в углы поворота рычага pj. 119 Определим величину масштаба т. Так как угол отставания ? изменяется в диапазоне до 12°, то максимальное значение tg т—-0,2126. Учитывая, что поворот рычага по конструктивным соображениям можно допустить до 20 — 25°, целесообразно принять 1° We==Tu7r ^то значит» что изменению тангенса на 0,01 соответствует поворот рычага на 1°. Тогда максимальный поворот рычага будет Р!—m-tgl2° — 1° 0,01 0,2126-»21°>26, что соответствует р, = 21°15Г. Зависимость между углами поворота рычага может быть выражена из треугольника ОАВ: ОЛ2 = /2j + /22 + 2/х - /2 • cos р-. ОА является радиусом кулачка, поэтому обозначим ОА через г. /! и /2 постоянные величины механизма, которые выбираются по конструктивным соображениям. В зависимости от величины ? определяем р„ а затем величину г. Для Y =12°, tgT = 0,2126, угол р1«=«21015' и если принять /j^SO мм и J2«-=40 мм, радиус кулачка будет равен /-2 ----- (50)* + (40)2 + 2 - 50 • 40 • cos 21°15' «2500 + 16СО + 4- 4000- 0,932=- 7828 мм*, откуда г ==-у/7828 «88 мм. Аналогично производится расчет для других значений ?• Для определения углов поворота кулачка ф предварительно определяем величину угла р: sinp ——• sinpp Определив угол р, находим углы поворота кулачка по формуле Ф-Р.-Р; так как р2 величина постоянная в конструкции механизма, то ее можно сделать равной 90°, тогда ф-=90° — р. Выполнив профиль кулачка, согласно произведенному расчету, для получения tgy надо будет поворачивать кулачок на рассчитанные углы <]> (производя установку по шкале, оцифрованной в значениях т). «фь Можно построение профиля кулачка производить графически, оадаваясь углами поворота рычага, находить точку кониа рычага, опирающегося на профиль кулачка, и затем по этим точкам вычертить профиль кулачка. 120 7 11. КОНОИДЫ Если необходимо получать величину, зависящую от двух независимых переменных величин, то можно применить механизм, называемый коноидом. Как было уже ризобрано, при помощи кулачкового механизма можно получать определенную величину, зависящую» только от одной переменной величины, выраженной в виде любой сложной зависимости или табличными данными. Если одной из независимых переменных величин дать определенное'значение, то тогда получим кулачок, профиль которого будет зависеть от другой переменной величины. Этот кулачок будет соотнетствовать определенному значению первой переменной величины. Задаваясь рядом последовательных значений этой переменной величины, получим соответствующие профили кулачков. Рпс. 123. Коноид Поставив все полученные кулачки на общую ось и сделав плавный переход от одного кулачка к другому, получим тело--называемое коноидом (рис. 1ГЗ). Следовательно, сечения коноида, перпендикулярные к ос» его вращения, являются кулачками. Рассмотрим принцип построения профиля коноида на отдельном примере. Как известно из балистики, смещение бомбы зависит от отставания и угла сноса, а угол наклона плоскости прицелинания зависит от угла отставания и угла сноса и выражается следующей формулой: tg?6«s-tg'r • sina. Профиль коноида булет зависеть от значений Y и я; в общем виде может быть выражен через радиус коноида г«=г0 + Д^ 121 Так как Аг—изменение радиуса коноида — должно соответствовать значению tg ЧГ Для повышения точности работы механизма масштаб всегда выгоднее брать больше, если это не вызывает усложнения конструкции и увеличения габаритов узла прибора. Для получения величины у и передачи ее значения в другие механизмы достаточно повернуть коноид на угол, соответствующий значению @, и сдвинуть на величину, соответствующую высоте полета Н. Разберем более подробно расчет применяемых в прицелах коноидных механизмов. Для примера рассмотрим расчет коноида, который должен давать значения путевой скорости W. Такой коноид может быть применен в синхронном прицеле, в котором при помощи соответ- 127 WT ,T- 'Ствующих механизмов получается величина —т/"» где /—время падения бомбы и Н — высота полета. Если эту величину передавать на коноид, то для получения W надо решить формулу W = JZL.1L w н т' Таким образом, если перемещение коноида сделать пропор- wr н диональным —77"» а-поворот его пропорциональным----, то перемещение щупа коноидного механизма будет соответствовать т определенном масштабе величине W: '' S^Kt-W, •где 5—ход щупа; KI—линейный масштаб. • При расчете задаются максимальным ходом щупа, исходя из (Произведенного расчета других механизмов прицела (их размеров и расположения). Если максимальный ход щупа равен 6 мм, то, следовательно, максимальный размер радиуса коноида должен быть -больше начального радиуса коноида на 6 мм, следовательно, ff-^r) - (-l-r) ] == 20 ^ • 2,3 = 46 мм. »_Ч '* /шах \ Н /mini 9-370 129 >*б н Поворот коноида, как было указано, пропорционален-^-, т. е. Р —#J JL Т • / н \ (Для любого продольного сечения -~ величина постоянная.) Так как то l-Kt-W-b w — i — . JL w •"* * т кл* Подставляя значение АГ2, равное 20, получим н №-=0,05/ -у-. Как было принято раньше, ход щупа 5=--/С,-UP. Подставив значение W, получим н 5 = /СгОд05/~- \» Значение KI = 0,01 -^^ можно выразить в ?~х , тогда JWJK jKJr KI = 0,036 JfJK Л/С«Ж * 5 = 0,036-0,05/ ~- = 0,0018/ —-. Так как S равно изменению радиуса коноида Аг, то Аг = 0,0018/—. ij Для любого продольного сечения коноида величина -у постоянная. Отношение изменения радиуса коноида к длине его дает тангенс угла подъема прямолинейной образующей продольного сечения. Как видно из рис. 126, tga-= Подставляя значение Аг, получим Аг o,ooi?/~ н tgarrr-------_?_----о,0018 -j-. 130 Максимальный угол подъема будет при максимальном значении -~, т. е. при наибольшей высоте и при наименьшем значении Т для данной высоты (т. е. при наименьшем О). .4 «ч Рве. 126. Продольное сечение коноида При Н = 10000 м и 0 -= 20,25 сек. Г» 45,9 сек. Тогдагмаксн- н юосо 01_ , мальное значение -у == ^Q =217 м/сем: (tg «U- = 0,0018 (4Л -= 0,0018-217 = 0,3906. г/ max При этих условиях максимальный угол подъема а^ -= 21°20*, что вполне допустимо для работы механизма. Угол поворота коноида рассчитывается для разных значений ~Y . Так как Т зависит от Я, V и 0, но в то же*время от V изменение Т незначительно, поэтому весь расчет будем вести для среднего значения V=500 мм/час. Угол поворота коноида определяется по формуле p-=/Cs н где /С8 — выбранный коэфициент. Если расчет вести для О, равного 20,25; 20,5 и'20,75?сек., то нужно иметь три участка коноида. Если для каждого участка использовать угол поворота 100°, то /С8 будет определяться, ZJ исходя из максимального и минимального значений -у . Например, для 0 = 20,25 сек. максимальное значение будет при Н — 10000 м, а минимальное дая минимальной расчетной высоты Н ==2 000 м. Максимальное ^ было вычислено выше и равно 9* 131 217 м/се*. Минимальное значение равно ~Sl=--98,5 м{сеи. Следовательно, диапазон изменения -у- для принятых условий 217 —98,5 = 118,5 м'сек. Коэфициент /С3 определяется из формулы и - К У- • К — ft т 10° п ол 10 -Р-К8Г, /C8-i-^-=^^0,84---^. г/ Это значит, что изменение -у на 1 м/сек должно соответствовать повороту коноида на 0,84°. Задаваясь различными значениями высот (для данной 0), /можно рассчитать -у и затем определить угол поворота коноида относительно исходного положения по формуле в-А- Гя (н'\ 1 Р-Кз[т-1тЛш> Например, для -^==3000 м, Т =24,9 сек. Р = 0,84 (—?• — 98>5) = 0,84-22,4 -= 18°50'. \ /ч,» / Расчет можно свести в таблицу 0 = 20,25 сек. (•—} =98,5 м/сек. V / / 2000 Я в м Т в сек. н в м1 сек Р° 2000 20,3 98,5 0 3000 24,9 120,5 18,8 4000 2«,8 139,0 34,0 5000 32,2 155,3 47,8 6000 35,3 170,0 60.0 7000 38.? ч 183,3 70,2 8000 40,9 195,6 81,5 9000 43,5 206,9 91,0 10000 45,9 217,0 100,0 Аналогично можно рассчитать участки и для других значений О. Участки максимального подъема в поперечном сечении определяются графически. Допустимы углы подъема до 40— 45°. 132 Рис. 127. Конструкция коноида На рис. 127 показан узел коноида в прицеле. Полный расчет коноида можно производить в следующем порядке: 1. Задаваясь значениями Н (для определенного значения О), н определяют величину-у-. it 2. По полученному значению -у- и величине /С3 определяют угол поворота коноида р. Н и формуле tga=-- 0,0018 Н определяют О» 1 ЛL/ DwvlJrlMJrliix* ^i *-- м-'^t/-•** т ** ^ *& >*г* —" v/«vf\-/*v^ ~*y» угол подъема а прямолинейной образующей продольного сечения для данного угла поворота р. Весь расчет сводят в таблицу. Н в м Н . -JT- в м/сек Р * • 1 а 2000 98,5 0 10°3' 3000 120,5 18°50' 12°14' 4000 139,0 34° 14°3' 5(00 155,3 4? 048' 15°37' 60СО 170,0 60° 17°!' 7000 183,3 70° 12' 18°22' 80^0 195,6 81°3(Х 19°23' 9000 • 206,9 91° 20°J6/ 10000 217,0 100° 21°20' 133 Аналогичные таблицы составляют для всех значений 6. По значениям р и а можно выполнить нужный профиль коноида на фрезерном станке. Угол g будет соответствовать повороту обрабатываемой детали, а угол а — наклону образующей детали по отношению к ее продольной оси. Если желательно снимаемую с коноида величину передать на другие механизмы в виде поворота, то щуп делают качающимся. Поворот кулисы со щупом, закрепленной в точке О (рис. .128) на угол р, вызовет смещение центра щупа с устано- а """/ / j-*^ к^^- Рис. 128. Отклонение щупа коноида вленного продольного сечения, на величину &. Щуп при этом переходит на другое продольное сечение, которое соответствует иному -уг. Поэтому вместо прямолинейных образующих продольных сечений коноида необходимы винтовые образующие. Максимальный угол сдвига винтовой образующей определяется в зависимости от гши, rmia и R, где R—расстояние от оси поворота О до центра щупа. Угол сдвига определяется по формуле шах -P,-Pi. В свою очередь величины р2 и Pi определяются по формулам 8inp2 = If^L; Sin p. t\ rmln К 134 Изготовление коноида с винтовыми образующими значительно усложняет производство, и поэтому определяют максимальное отклонение &шах, получающееся при изготовлении коноида с прямолинейными образующими. Если это отклонение в пределах допустимой точности прицела, то им пренебрегают. Если ошибка велика, то подбирают другие размеры коноида и рычага R или изготовляют коноид с поступательно перемещающимся щупом, а поворот ведомой детали обеспечивают при помощи передачи от щупа. При конструировании прицелов подбирают такие механизмы и передачи, ошибки которых не превышают допустимых отклонений, установленных техническими условиями. Точность работы механизмов, кроме того, повышается от тщательной обработки и точной сборки. ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ: РЕГУЛЯТОРЫ При решении задач прицеливания при помощи механизмов иногда необходимо обеспечить определенную скорость вращения какого-либо ходового винта или валика. Эта скорость вращения в некоторых случаях должна быть всегда постоянной, а иногда ее нужно изменять в зависимости от условий бомбометания. Специальный механизм, служащий для регулирования числа оборотов какого-либо вала, называется регулятором. Регулятор соединяют с валом регулируемого механизма при помощи передачи. В некоторых конструкциях регулятор установлен непосредственно на валу самого двигателя, число оборотов которого нужно регулировать. Если регулятор всегда обеспечивает постоянное число оборотов ведомого вала, то регулировка самого регулятора производится при сборке прицела. В том случае, когда нужно изменять число оборотов вала регулируемого механизма при работе с прицелом, регулировка регулятора производится по специальной шкале на прицеле. Качество регуляторов характеризуется по ряду признаков. Для регуляторов, применяемых в бомбардировочных прицелах, основное значение имеют нечувствительность регулятора и степень неравномерности. Регулятор начинает реагировать только при определенном отклонении от установленного числа оборотов, которое он должен обеспечивать. Нечувствительностью регулятора называют отношение — , где А/г — наименьшее отклонение числа оборотов. на которое реагирует регулятор, и п — число оборотов, которое должен обеспечивать регулятор. Чем меньше нечувствительность регулятора, тем точнее будет работа механизмов, приводимых в движение регулируемым двигателем. Степень неравномерности характеризует колебания числа оборотов регулируемого механизма. Она определяется 136 отношением разности максимального и минимального чисел оборотов к их среднему арифметическому отношению: § — ^niax ""' ^mln __ 2 ^max ~ лт}п> ~ "гаах + nmin ~~ "max + nmia ' где &— степень неравномерности; Лтаж — максимальное число оборотов регулируемого механизма при определенной установке регулятора; птт — минимальное число оборотов регулируемого механизма при той же установке регулятора. Если при определенных условиях яшах = 2000 об/мин и nmin = 1 980 об'(мин, то ft— 2 СЮОО — 1980) _ 40 _ПП1 2000+1980 ~"3980~UjU1* Можно степень неравномерности выражать в процентах, тогда для данного примера 5 =- 1°/о- Кроме указанных качеств, можно оценивать регулятор па быстроте действия, т. е. через какой промежуток времени регулятор восстанавливает заданное число оборотов, если их изменение превысило величину Ал. Регулировать скорость вала регулируемого механизма можно различными способами. Существует несколько видов регуляторов: тормозные регуляторы, регуляторы напряжения, питающего электродвигатели, и регуляторы с часовым ходом. Каждый из этих видов имеет различные конструкции. Рассмотрим некоторые из них, применяемые в бомбардировочных прицелах. Наибольшее применение получили центробежные регуляторы. Принцип их работы основан на использовании центробежной силы. Как известно из физики, скорость тела, движущегося по-окружности, направлена по касательной к данной точке окружности. В случае равномерного движения по окружности все векторы скоростей равны по величине, но различны по направлению. Сила, удерживающая тело на окружности, называется центростремительной силой. Скорость тела (движущегося по окружности) при переходе из олной точки в другую по существу изменяется, так как, оставаясь постоянной но величине-она изменяется по направлению. Таким образом, тело, движущееся по окружности равномерно, обладает у с к о рен и е м, называемым центростремительным (так как оно направлено по радиусу к центру окружности, по которой происходит вращение). Центробежная сила равна центростремительной, но направлена в противоположную сторону, 137 Центробежная сила может быть определена по формуле /=- mR u>2, тде т — масса вращающегося тела; R — расстояние от центра вращения; о) — угловая скорость. '"'! На рис. 129 схематично изображен центробежный регулятор. Срузы соединены при помощи стержней 2 с валиком /, который .может вращаться. В точке О стержни 2 закреплены шарнирно, а стержни 3 соединены с муфтой ^которая может перемещаться по валику /. При вращении валика грузы под влиянием центробежной силы будут отходить от него, перемещая муфту 4 по направлению к точке О. Если не учитывать веса стержней и муфты (так как их вес мал по сравнению с весом грузов), то при вращении валика с угловой скоростью CD центробежная сила груза F% будет равна /\, = m--.va>2. / 2 '8 Рис. 129. Схема центробежного f регулятора: -.Л — валик; 2 — стержни с грузами; 3 — соединительные стержни; 4 — муфта где т.2 — масса груза; /2 — расстояние груза от валика. т -° Так как известно, что т == —-, то центре- о бежная сила формулой: будет выражена следующей F,= Р, *••--•--•» g • Г0 • со ,2 где Р2 — вес гРУза; g—ускорение силы тяжести. Момент центробежной силы Жц относительно точки О равен силе _Р2, умноженной на плечо: ^Ц = ^2-Л2, или, заменяя значение*/^» получаем: Ч = т1 "V"2^- Выразим момент силы тяжести Л/р этого груза относительно той же точки О: Мр - Р2г2. 138 Если регулятор находится в равновесии (т. е. величины Л2 и г2 не изменяются), то моменты, действующие на груз, должны быть равны, т. е. •м^м„ или А S Vto^A^Pjj.r,. Сокращая на Р2*Г2» получим «oVAj g — 1 Jb * Из этого выражения следует, что расстояние центра груза от точки О будет равно h ------ ^2 ~ »* • Угловую скорость можно выразить через число оборотов по следующей формуле: со = 1Ш Ж тогда g-ЯОД , *ая* s г, ?-30» Величина ~з~~ постоянна, поэтому ее можно обозначить через К\ тогда окончательно получим К '' *•"• А, а Из этой формулы следует, что положение грузов зависит от числа оборотов. Число оборотов галика можно определять по положению грузов. Центробежный регулятор с трением, принципиальная схема которого показана на рис. 130, является тормозным регулятором. Регулятор состоит из соединенных шарнирами стержней 2 и 3, диска 4 и цилиндрической пружины. К стержням 2 и 3 прикреплены тяжелые грузики. Диск 4 свободно посажен на валик /. Валик регулятора соединен с валом механизма, число оборотов которого нужно регулировать. При вращении этого вала регулятор приходит во вращение, и под действием центробежной силы (как уже было указано) шарики расходятся, а диск, опускаясь, сжимает пружину. При опускании в определенном положении диск приходит в соприкоснове- 139 Рис. 139. Схема тормозного регулятора: / — валик; 2 — стержни, соединяющие грузы со сдвигающейся муфтой; 5—-тержни, соединяющие грузы с не-подвижнлй муфтий; 4 — диск; 5 — тормозок ние с неподвижно установленным тормозном 5. Вследствие трения валик 1 притормаживается, а следовательно, и соединенный с ним регулируемый вал. Тормозок можно устанавливать в различные положения. В зависимости от этого торможение будет происходить при определенном числе оборотов валика. Этот вид регулятора пр годен только в том случае, когда момент на регулируемом В1ле постоянен. Точность работы регулятора так ш конструкции зависит от состояния трущихся поверхностей. Коэфициент трения должен быть постоянным. Число оборотов электромотора постоянного тока можно регулировать вводом добавочных сопротивлений в токоподзодя-щую цепь. Число оборотов вала шунтового электромотора выражается следующей формулой U п = - ЛЛ ?.ф а число оборотов вала сериесного электромотора tf-'яК + 'в) я= /гФ 0-& ------Г о 2-S где п — число оборотов вала электромотора; U—напряжение на щетках якоря; /я — сила тока, проходящая через обмотки якоря; гя — сопротивление обмотки якоря; /^—сопротивление обмотки возбуждения; Ф—величина магнитного потока; k — постоянный коэфициент. Из формул видно, что увеличение сопротивления в цепи якоря или в цепи возбуждения уменьшает число оборотов электромотора. Это обстоятельство использовано в конструкциях регуляторов, применяемых в прицелах. Принципиальная схема регулирования числа оборотов показана на рис. 131. Ток от источника тока поступает на шунтовой электромотор, т. е. на обмотку якоря /, параллельно обмотке возбуждения 2. В цепи питания обмотки якоря установлен контакт 3 центробежного регулятора. Добавочное сопротивление 4 включено параллельно цепи питания обмоток якоря. При замкнутых контактах центробежного регулятора работа электромотора ничем не отличается от работы обычного шунтового электромотора. 140 -----sAAAAVSAA-' ---\^— Рис. 131. Принципиальная схема регулирования числа оборотов электромотора: 7 — якорь: 2 — обмотка возбуждения; 3 — контакты; 4 — добавочное сопротивление; 5 — конденсатор 3 Рис. 131 Принципиальная схема плоского центробежного регулятора: 7 и 5 — подвижные контакты; 2 —• пружина; 3—РИНГ; 4 — рычаг; 6 и 7 — неподнижные контакты; 8 — добавочное сопротивление; 9— ось Контакты центробежного регулятора регулируются на определенное число оооротов, поэтому размыкание контактов произойдет в том случае, если число оборотов электромотора превысило заданную величину. При размыкании контактов ток в цепь питания обмоток якоря пойдет через дополнительное сопротивление, в результате чего уменьшится число оборотов электромотора. Через определенное время контакты снова замкнутся. Мотор снова будет увеличивать число оборотов до тех пор, пока под действием центробежной силы контакты центробежного регулятора не разомкнутся. Параллельно цепи питания обмоток якоря включен конденсатор 5, который уменьшает искрение между контактами центробежного регулятора при их включении и выключении. На рис.132 показана схема плоского центробежного регулятора. Регулятор установлен непосредственно на оси 9 якоря мотора, число оборотов которого нужно регулировать. Регулятор имеет два контакта 6 и 7, неподвижно установленных на его корпусе, и два подвижных / и 5, установленных на рычаге 4, шарнирно укрепленном в точке 0. В исходном положении контакт 1 при помощи пружины 2 прижат к неподвижному контакту 7. Контакты последовательно включены в цепь обмотки якоря через токоподводящие кольца и щетки. При вращении якоря мотора, при определенном числе оборотов, под действием центробежной силы рычаг 4 растянет пружину 2 и отойдет от неподвижного контакта 7. Тогда ток на обмотку якоря пойдет через неподвижный контакт 6 и добавочное сопротивление 8 до того момента, пока контакт 7 и контакт / на рычаге 4 снова не замкнутся вследствие уменьшения числа оборотов электромотора ниже допустимого. Регулировать число оборотов электромотора можно изменением натяжения пружины при помощи винта 3. Если двигатель имеет излишек мощности, то регулятор обеспечит заданное число оборотов независимо от колебаний внешней нагрузки. Регулятор такой конструкции целесообразно применять только тогда, когда в конструкции прицела нужно обеспечить всегда постоянное число оборотов двигателя, так как изме- 141 нять регулируемое число оборотов во время работы прицела нельзя. Рассмотрим конструкции центробежных регуляторов, которые дают возможность изменять число оборотов электромотора во время работы прицела. Рис. 133. Центробежный регулятор электромотора: / — рычажный контакт; 2 — муфта; 3 — добавочное сопротивление; 4 — рукоятка; 6 — червячная передача На рис. 133 показан центробежный регулятор, соединенный при помощи шестерен с валом якоря электромотора. ^ ^ц Работа регулятора основана на рассмотренном уже выше принципе использования центробежной силы, развивающейся в зависимости от увеличения скорости вращения. При включении тока электромотор приходит во вращение. Электромотор в данном случае шунтовой, т. е. цепи обмотки статора и якоря параллельны. Ток к якорю подводится через рычажный контакт / и муфту 2. С муфтой при помощи пластинчатых пружин соединены грузы регулятора. Муфта на оси регулятора может перемещаться. С другого конца пластинки с грузами соединены жестко с валиком регулятора. Таким образом, электромотор соединен с центробежным регулятором механически и электрически. С увеличением числа оборотов электромотора возрастает и число оборотов валика центробежного регулятора, грузы регулятора будут расходиться и опускать муфту 2. В зависимости от положения рычажного контакта /, при определенном числе оборотов электромотора (а следовательно, 142 и валика центробежного регулятора), муфта 2 отойдет от контакта 7, и тогда ток пройдет на обмотки якоря мотора только-через добавочное сопротивление 3. Число оборотов электромотора и одновременно валика центробежного регулятора начнет уменьшаться, так как в обмотки якоря поступит ток меньшей силы. При уменьшении числа оборотов грузы начнут приближаться к оси вращения и в определенный момент снова прижмут муфту к рычажному контакту. Ток опять пойдет в обмотки якоря, в основном через муфту, и мотор начнет увеличивать число оборотов; это будет происходить до того момента, пока снова муфта не отойдет от рычажного контакта. Таким образом, в зависимости от установки рычажного контакта центробежный регулятор не дает электромотору развить-число оборотов больше требуемого. Установка рычажного контакта производится при помощи рукоятки 4. Чем больше опущен рычажный контакт под винтом, связанным с рукояткой 4, тем выше поднят конец рычажного-контакта, соприкасающийся с муфтой центробежного регулятора, поэтому разрыв тока в этой цепи будет происходить раньше. Таким образом, электромотор сумеет развить меньшее число оборотов. Вращение от электромотора на другие механизмы передается при помощи червячной передачи 5. Конструктивный недостаток разобранного центробежного регулятора заключается в том, что, кроме вибрирующего контакта, имеется скользящий контакт, подводящий ток к муфте центробежного регулятора. Этот контакт при работе центробежного регулятора часто обгорает, поэтому более целесообразно применение регулятора несколько измененной конструкции. На рис. 134 показана другая схема мотора с центробежным регулятором. Питание якоря мотора идет через два контактных рычага / и 2. Рычаг 1 соединен с рукояткой 3, а контактный рычаг 2 прижат пружиной 4 к диску 5 на валике центробежного регулятора. При вращении якоря мотора диск 5 на валике центробежного регулятора будет опускаться, тогда под влиянием пружины 4 контактный рычаг 2 в определенный момент отойдет от контакта на рычаге /. В этом случае питание якоря будет только через добавочное сопротивление 6У и мотор начнет уменьшать число оборотов. При помощи рукоятки 3 можно устанавливать рычаг / в различном положении, а в зависимости от этого размыкание контактов будет происходить при определенном числе оборотов мотора. Если мотор питается током с напряжением 24 в, а число его оборотов можно изменять в пределах 2000—4500 в минуту, то такой регулятор дает 10 замыканий в секунду. 143 Как видно из этой схемы, принцип регулировки числа оборотов электромотора остался тем же, но конструктивное выполнение его лучше, так как ток через диск не проходит и поэтому ори вращении диска искрения нет. Кроме того, для уменьшения искрения при размыкании контактов в цепь включен конденсатор 7. Рис. 134. Центробежный регулятор электромотора с дополнительным рычагом: / и 2— контактные рычаги; 3 — рукоятка; 4 — пружина; 5 — диск; б — добавочное сопротивление; 7 —конденсатор; * — контакты; 9 — гайка с планкой; 10 — ходовой винт Мотор через передачи приводит во вращение ходовой винт 10, на котором перемещается гайка с планкой 9. Для ограничения ее движения применен электростопор. В цепь мотора последовательно включены контакты 8. На гайке 9 имеется планка, которая при приходе гайки в крайнее положение отожмет специальный рычажок, а последний разомкнет контакты 8. Питание мотора будет прервано, он перестанет работать, и ходовой винт остановится. При регулировке числа оборотов электромотора пользуются тахометром, соединенным с валиком центробежного регулятора. Принцип работы такого тахометра также основан на использовании центробежной силы, изменяющейся в зависимости от числа оборотов. Hi рис. 135 пока ана схема центробежного тахометра. Перемещение гр> зив Рис. 186. Схема тахометра 144 вызывает поворот сектора /, который, в свою очередь, поворачивает шестерню 2 со стрелкой, перемещающейся по шкале. Шкала размечена в значениях чисел оборотов, поэтому по положению стрелки можно определить числе оборотов электромотора. Конструкция тахометра показана на рис. 136. Разметка шкалы может быть произведена сразу в соответствующих значениях, которые будут вводиться в прицел. г Гис. 136. Тахометр Рис. 137. Центробежный регулятор: / — контакты; 2— спиральная пружина; 3 — барабан; 4 — центробежная система регулятора; 5 — валик Кроме разобранных конструкций центробежных регуляторов, в бомбардировочных прицелах применяют центробежный регулятор, принципиальная схема которого показана на рис. 137. Контакты /, включенные в цепь питания электромотора, прижаты один к другому спиральной пружиной 2. Спиральная пружина установлена в барабане 3 и закреплена одним концом на корпусе барабана, а вторым—на рычаге с контактом. Барабан в корпусе прицела можно поворачивать, но так как момент трения барабана в корпусе значительно больше момента пружины, то под влиянием пружины барабан повернуться не может. Поворотом барабана изменяется натяжение спиральной пружины. Центробежная система 4 регулятора соединена с электромотором при помощи валика 5. При определенном числе оборотов центробежная система регулятора преодолеет момент спиральной пружины, и рычаг с контактом отойдет от неподвижного контакта. 10—370 145 >и разомкнутых контактах ток пойдет в обмотку электромотора через добавочное сопротивление. Работа мотора будет протекать так же, как и в конструкциях, разобранных раньше. Для того чтобы обеспечить нужное число оборотов, барабан устанавливается в определенное положение, при котором регулятор будет обеспечивать отрыв контакта только при достижении мотором желаемого числа оборотов. На барабане имеется шкала, Совмещая соответствующее значение шкалы с неподвижным индексом, можно установить нужное число оборотов. Если число оборотов электромотора должно быть пропорционально какой-либо величине, то для регулировки числа оборотов надо иметь таблицу зависимости между числом оборотов и вводимой величиной. Так, например, если нужно, чтобы число оборотов электромотора было пропорционально времени падения бомбы Т, то тогда таблица должна давать зависимость чисел оборотов от тех величин, от которых зависит Т, т. е. от высоты полета //, характеристического времени падения бомбы в и воздушной скррости V. Разметка шкалы на прицеле может быть произведена в значениях высоты Н (с учетом @), тогда таблицы в полете не нужны. Если нужно изменять число оборотов в очень большом диапазоне, то обычно между мотором и ведомым валом механизмов устанавливают коробку скоростей (конструкции которых были разобраны в предыдущей главе), тогда диапазон регулировки оборотов регулятором будет меньше. В этом случае необходимо иметь две шкалы, которыми пользуются в зависимости от включения передач коробки скоростей. Из анализа работы центробежных регуляторов ясно, что число оборотов регулируемого электромотора имеет некоторые колебания. На графике, изображенном на ркс. 138, показана кривая ОА, соответствующая разгону электромотора после его пуска. Точка Л соответствует размыканию контактов питания мотора под действием центробежного регулятора. Кривая АВ соответствует уменьшению числа оборотов электромотора. Точка В соответствует моменту замыкания контактов. С этого момента мотор опять начинает увеличивать число оборотов, и в точке Ai происходит снова размыкание тока. Таким образом, число оборотов мотора колеблется около некоторого значения. При определенной регулировке точка А будет соответствовать максимальному числу оборотов электромотора, а точка В — минимальному числу их. Эти числа оборотов определяют степень неравномерности данного центробежного регулятора. 146 Центробежные регуляторы с вибрирующими контактами являются быстродействующими. Они обладают большой чувствительностью. Степень неравномерности регулируемого вала обычно составляет доли процента. Поэтому двигатели, регулируемые такими регуляторами, дают числа оборотов с точностью, вполне достаточной для работы механизмов прицела. об/мин --..-_. А А, . —'~ . __ я»____fc* Рис. 138. График работы электромотора ч Регул ирование числа оборотов при помощи часового хода. Для получения постоянного числа оборотов применяют механизм, называемый часовым ходом. При помощи этого механизма можно обеспечить заданное число оборотов с большой точностью. На рис. 139 показаны анкерное колесо и анкер с маятником в четырех положениях. В положении / зубец / анкерного колеса давит на рабочую плоскость зубца А анкера, вследствие чего возникает сила, толкающая маятник в крайнее левое положение. Вытолкнув зубец Л анкера, анкерное колесо проворачивается в направлении, указанном стрелкой, до тех пор, пока зубец 4 анкерного колеса не упрется в зубец В анкера. В это время маятник под действием силы тяжести начинает двигаться вправо, а анкерное колесо стоит на месте. По инерции маятник проходит положение равновесия и отклоняется вправо, поднимая вверх зубец В анкера (положение //). ю* 147 л- '-.- '"'at?'' s \ ^ I \ Ч- S \*1 с 5/ Л \ i f 1 г / i i } / i \ \ ЯЯ» ^^ / / ' / / / / \ \ t \ \ \ W ч. . В положении /// анкерное колесо приходит в соприкосновение с рабочей плоскостью зубца В. Зубец 4 давит на рабочую плоскость зубца В анкера, вследствие чего возникает сила, толкающая маятник в крайнее правое положение. Вытолкнув зубец В анкера, анкерное колесо проворачивается в направлении, указанном стрелкой, до тех пор, пока зубец 2 анкерного колеса не упрется в зубец -4 анкера. Маятник в это время возвращается обратно, проходит по инерции положение равновесия, отклоняется влево, поднимая вверх зубец А анкера (положение IV). Затем с зубцом 2 анкерного колеса приходит в соприкосновение рабочая поверхность зубца А анкера, и маятник получает толчок влево. Далее процесс повторяется. Толчки, получаемые анкером с маятником от анкерного колеса, не позволяют затухать колебаниям маятника. Средняя скорость вращения анкерного колеса зависит от периода колебаний маятника1. На рис. 140 схематично показан анкерный механизм, в котором вместо маятника применен баланс со спиральной пружиной. Баланс представляет собой кольцо, способное совершать колебательные движения вокруг своей оси. Центр тяжести баланса находится на его оси. К балансу прикрепляется один конец пружины, другой закрепляется неподвижно. Рпе. 139. Принцип работы анкера 1 Периодом колебаний маятника называется время, за которое маятник совершает одно полное колебание. 148 Такой регулятор применен в прицеле, где ходовой винт получает постоянное число оборотов от часового механизма. Все механизмы прицела получают движение от барабана часового механизма. В барабане имеется заводная пружина. В данном прицеле регулятор числа оборотов одновременно является стопором движения всех механизмов при заведенной и Рис. НО. Анкер с балансом Рис. 141. Анкерный механизм в барабане пружине. На рис. 141 показан такой регулятор. Специальный рычаг 1 удерживает диск -?, соединенный с анкером 3 при помощи вилки; таким образом, анкер стопорит ходовое колесо 4 и все передачи, связанные с ним. При пуске механизмов освобождают рычаг /, и тогда под действием пружины барабана все механизмы приходят в движение. К оси диска 2 прикреплен один конец спиральной пружины. Второй конец этой пружины закреплен неподвижно. Пружина обеспечивает качание диска 2 и соединенного с ним анкера. Благодаря этому механизму передачи, соединенные с ходовым колесом 4, вращаются равномерно. * Г ЛА В А ПЯТА Я ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИНХРОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ И СЛЕДЯЩИЕ СИСТЕМЫ Электрические синхронные передачи служат для обеспечения пропорциональности угловых скоростей двух (или нескольких) валов, которые механически не связаны между собой. Такая синхронная передача называется синхронной передачей движения. Она обеспечивает одновременный поворот валов на равные или пропорциональные угловые величины за любой промежуток времени. Если после прекращения вращения валы удерживаются в заданных положениях, т. е. можно на принимающих осях устанавливать определенный угол, то такая передача называется с и н-хронной передачей угла. В настоящее время электрические синхронные передачи получили широкое применение и весьма разнообразны как по задачам, для решения которых они применяются, так и по конструктивному выполнению. В прицелах применяют системы синхронной передачи угла в тех случаях, когда нужно передавать определенные величины на расстояние, при котором механическая передача будет громоздкой, сложной и недостаточно точной. В частности, синхронные передачи наиболее целесообразно использовать для управления курсоуказателями, при выполнении боковой наводки или для связи отдельных агрегатов прицела, например гироскопической установки с другими узлами прицела. Синхронная передача состоит из нескольких основных элементов: 1. Дающее или командное устройство, называемое датчиком, назначение которого задавать движение. Главная часть датчика называется ключом. v 2. Управляемое устройство, называемое п р и е м н и'к о м, назначение которого выполнять движение, задаваемое датчиком. 3. Линия связи, осуществляющая связь между датчиком и приемником. Для работы электрических синхронных передач используется электрическая энергия. 150 1. СИНХРОННАЯ ПЕРЕДАЧА ТРЕХПРОВОДНАЯ Рассмотрим устройство синхронных передач, имеющих наибольшее распространение. К таким передачам относятся электрические синхронные передачи, работающие на постоянном токе. В основу работы этих передач положено следующее свойство. Если в магнитное поле статора электромотора поместить железный диск /, то при вращении магнитного поля в железном диске будут индуктироваться токи Фуко, которые создадут вращающий момент, под влиянием которого диск будет вращаться с определенной скоростью. Скорость диска будет несколько меньше, чем скорость вращения магнитного поля. Разность скоростей магнитного поля и диска зависит от величины нагрузочного момента на оси диска. Эта разность скоростей называется скольжением. Для того чтобы не было скольжения, вместо диска ставят ротор 2 с полюсами (рис. 142). Ротор такой формы будет ориентирован по направлению магнитного поля, согласно общим заког нам электродинамики. Поэтому при вращении магнитного поля скольжения не будет. Вращающееся магнитное поле в приемнике синхронной передачи создается при помощи ключа этой передачи. Рассмотрим трехпроводную систему синхронной передачи на постоянном токе СПТ. Ключ / этой системы состоит из стального валика, разделенного изоляцией на две равные части, как показано на рис. 143. Постоянный ток подводится при помощи двух щеток 2. Одна щетка прижата к одной части ключа, а дру-° гая — к другой его части. Поэтому одна часть ключа все время присоединена к плюсу источника тока, а другая — к минусу. Кроме того, к ключу в средней части прижаты еще три щетки 3, соединенные проводами с обмотками синхронного мотора, Эти щетки установлены через 120° одна от другой. Мотор приемного устройства состоит из статора с тремя обмотками и ротора, могущего вращаться в магнитном поле статора. Ток (от плюса источника тока) поступает через соответствующие щетки на одну часть ключа, а с нее — на обмотки 151 Р & Рис. 142. Ротор в магнитном поле: / — диск; 2 — ротор с псмюсом 8 Рис. ИЗ. Трехпроводная синхронная передача мотора. Обратно ток идет через обмотку, соединенную с той щеткой, которая прижата в этот момент ко второй половине ключа (соединенной с минусом источника тока). Ток при прохождении через обмотки мотора создает магнитное поле, в котором ротор встает в такое положение, чтобы через него проходило максимальное число магнитных силовых линий. Если ключ не вращать, то ротор будет неподвижно стоять в определенном положении. Если ключ привести во вращение, то щетки поочередно будут попадать на изоляцию (изоляция занимает на поверхности ключа дугу, равную 30°), и ,в этом случае ток пойдет только по двум обмоткам статора; пройдя изоляцию, щетки будут соприкасаться со второй половиной ключа (т. е. ток будет другого знака), поэтому направление тока в обмотках мотора изменяется. Таким образом, при вращении ключа в моторе будет создаваться переменное вращающееся магнитное поле, вследствиечего ротор мотора будет вращаться синхронно с вращением ключа. Проанализируем более подробно, каким образом получается вращающееся магнитное поле в моторе при вращении ключа. Из основных законов электротехники известно, что сопротивление R равно сумме сопротивлений всех участков цепи: Я = 'l + /2 -f . . . +ГЯ. Если в цепи только два участка, то Я^ + Г,. 152 При параллельном соединении проводников проводимость всего разветвления равна сумме проводимостей отдельных ветвей: JL \ Я -i-4-JL /i ^ Г2 » или, преобразуя, получим п^ П-'а * Ъ + г9- Сила тока в цепи равна напряжению, деленному на сопротивление: . e*W^i 3 В то же время сила тока, идущего по параллельно соединенным проводникам цепи, равна сумме сил тока в отдельных ветвях: /=/! + /,. Этими формулами воспользуемся для расчетов. Примем, что напряжение тока равно 12 в, сопротивление каждой обмотки мотора 3 ом. В положении ключа, показанном на рис. 143, щетки находятся в точках О. Ток с ключа идет через щетку на обмотку /// мотора синхронной передачи, а затем через обмотку / — на вторую половину ключа (соединенную с минусом источника тока). Через обмотку // ток не проходит потому, что щетка, соединенная с этой обмоткой, находится на изолированном участке ключа. Путь тока в этом положении схематично изображен на рис. 144 (положение 0). in in ^VWWW-* «Л/WWWH о—.—I """"*" о •" ",t ~~Т I fWWWW<' •VWNM/W* ill •A/www-a •-VVWWV-* П-------и*- ^/•ллллллл-» i о • • OVWVWVH > Ш -•V/vVWW-* ( I •ЛАЛЛЛЛЛЛ* II П4лдмлллл<| 111 ~'_ —•лллллллл«-----" Рис. 144. Cxevibi включения обмоток на моторе 153 В этом случае обмотки включены последовательно, а поэтому, согласно формуле, сопротивление всей цепи будет равно сумме сопротивлений обмоток: Яв'ш + ^==34- 3 — 6 дм, а сила люка в цепи Y~JL-?^ta I Д 6 - "' Следовательно, сила тока в обмотках /// и / будет равна 2 а, а направление тока в них будет разное. Так как изоляция занимает с каждой стороны ключа дугу, равную 30°, то при повороте ключа от положения 0 на угол, меньший 30°, изменения магнитного поля в моторе не произойдет. После поворота ключа на 30° (в направлении, указанном стрелкой) щетки встанут в точку / (см. рис. 143). Теперь с минусовой половиной ключа соединены уже две щетки, и поэтому ток идет через обмотку ///, а затем параллельно через обмотки // и /. Путь тока показан на рис. 144 (положение /). Суммарное сопротивление обмоток // и /, согласно формуле, равно ^-,п =s зТз ~ *^ ом" Общее сопротивление равно сумме сопротивлений обмотки /// и суммарного сопротивления обмоток // и /: #=Я1>П -Ь /ш =-= 1,5 4- 3 == 4,5 ом. Сила тока в цепи для этого положения щеток будет /--.дГ^^я. Через обмотку /// ток идет полностью, поэтому сила тока в ней будет равна 2,7 а. Так как обмотки // и / включены параллельно, то сила тока в каждой из них равна 1,35 а. Если поворачивать ключ дальше, то через каждые 30° поворота включение обмоток мотора будет изменяться. Щетки будут занимать последовательно точки, отмеченные цифрами 7, 2, 5 и т. д. На рис. 144 показаны схемы включения обмоток, соответствующие положениям щеток через каждые 30°, а положения щеток показаны номерами на рис, 143. 154 Произведя полный расчет, получим следующую таблицу изменения силы тока в обмотках (в амперах). № положения щеток Угол поворота ключа в градусах № обмоток / // III 0 0 -2,0 / 0 +2,0 1 30 -1,35 —1,35 +2,7 2 60 0 —2,0 +2,0 3 90 + 1,35 -2,7 + 1,35 4 120 +2,0 -2,0 0 5 150 +2,7 —1,35 -1,35 6 180 +2,0 ' 0 —2,0 7 210 + 1.35 + 1,35 -2,7 8 240 0 +2,0 -2,0 9 270 -1,35 + 2,7 -1,35 , 10 300 —2,0 + 2,0 0 11 330 -2,7 + 1,35 + 1,35 12 360 —2,0 0 + 2,0 Из таблицы видно, что при повороте ключа ток в обмотках меняет не только величину, но и направление. Через 360° поворота ключа сила тока и направление в обмотках совпадут. Результаты проведенного расчета можно выразить графически. Если на одной оси отложить значения углов поворота ключа через 30°, а на другой — силу тока в каждой фазе, то получим кривые, характеризующие изменение тока в фазах. Кривые имеют ступенчатый характер. Кривые токов в фазах сдвинуты на 120° одна относительно другой. Изменение тока в фазах двигателя происходит периодически. Частота тока зависит от числа оборотов ключа. Так как частота тока / определяется за секунду, то нужно число оборотов ключа в минуту разделить на 60: t ^ J *~ 60 > где пк — число оборотов ключа в минуту. Ключ синхронной передачи СПТ преобразовывает постоянный ток в импульсный переменный; частота этого тока пропорциональна скорости вращения ключа. В обмотках мотора синхронной передачи СПТ ток изменяется и по величине и по направлению, т. е. получаем импульсный переменный ток. Вследствие этого создается вращающееся магнитное поле, поворачивающее ротор мотора. Из приведенного расчета видно, что при одном обороте ключа синхронной передачи ротор имеет 12 устойчивых положений, т. е. он поворачивается рывками по 30°. Если число 156 полюсов в статоре синхронного мотора удвоить, то ротор будет иметь 24 устойчивых положения, и тогда повороты его будут только по 15°. Передаточное число синхронной передачи определяется отношением числа оборотов ротора к числу оборотов ключа: пг *с.п ~ п. где /сп —передаточное число синхронной передачи; пр—число оборотов ротора; пк—число оборотов ключа. Отношение чисел оборотов ротора и ключа можно выразить через число замыканий (понимая под замыканием переключение фаз): !h п„ К Т где К—число замыканий ключа за один оборот; - Р — число замыканий ключа, необходимых для полного оборота ротора. Поэтому окончательно можно написать *с.п "= JL р Для разобранной передачи Я=--Я и, следовательно, Рис. ИЭа. Система сельсинов Если к роторам 2 и 4 не приложены внешние моменты, то ротор 2 и ротор 5 находятся в синхронном положении. Если поворачивать от каких-либо механизмов или передач роторы 2 и 4, то, согласно разобранному принципу работы синхронных передач такого типа, ротор 5 будет поворачиваться, потому что при повороте ротора 2 создается результирующая электродвижущая сила в статоре 3, что вызовет поворот ротора 4 этого мотора. В свою очередь поворот ротора 4 вызовет синхронный поворот ротора 5. 164 Слагаемые поступают в масштабе углов поворота на ротор 2 и на ротор 4, тогда ротор 5 повернется на угол а5, равный сумме углов поворота ротора 2 и ротора 4: аБ — «2 "f «4» где а2 — угол поворота ротора 2; а4 — угол поворота ротора 4. Точность такого суммирующего механизма зависит от точности применяемых синхронных моторов. 5. НАЗНАЧЕНИЕ СЛЕДЯЩИХ СИСТЕМ В тех случаях, когда мощность синхронной передачи недостаточна, для передачи угловых перемещений применяется следящая система. Следящая система (или следящий привод) является усилительной системой, служащей для согласования положения управляемой части с положением управляющего органа. Сущность работы следящей системы сводится к управлению двигателями. Система автоматически производит включение, выключение и реверсирование двигателя. Следящая система перекладывает работу по перемещению механических деталей механизмов с приемника синхронной передачи на серводвигатель (мотор, управляемый следящей системой). В следящей системе энергия для движения управляемого устройства поступает от самостоятельного источника, в то время как в синхронной передаче энергия, необходимая для движения управляемого устройства, подводится непосредственно от управляющего элемента. Совместно с синхронной передачей следящая система может быть использована для управления на расстоянии. В этом случае приемник синхронной передачи задает только нужное угловое перемещение, которое при помощи следящей системы и серводвигателя передается в виде углового перемещения, (равного или пропорционального) на детали управляемого механизма *. По смыслу работы, ось, которая задает системе следящего привода угол, и ось серводвигателя, приводящая управляемые механизмы в движение, т. е. управляющая и управляемая оси, будут находиться в синхронном положении только лишь в начале и конце работы системы. Существует большое количество следящих систем различных конструкций. Разберем некоторые из них, имеющие наибольшее применение. 1 Угол поворота управляемой оси следящего привода в случае необходимости может быть кинематически преобразован в любое требуемое перемещение. 165 6. СЛЕДЯЩИЕ СИСТЕМЫ С КОНТАКТНЫМ ПРИСПОСОБЛЕНИЕМ СПЕРРИ На рис. 150 показана принципиальная схема следящей системы с контактным приспособлением Сперри. В этой системе контактное приспособление состоит из рычага / с роликом 2. Ролик прижат к кольцу 3, которое состоит из двух половин, разделенных изоляцией. На одной оси с кольцом установлены контактные кольца 4 и 5. Каждое контактное кольцо соединено с соответствующей токопроводящей половиной кольца 3. WVWV* I ^5 6 -1-0—4 -0 Рис. 150. Следящая система с контактным приспособлением Сперри: / — рычаг; 2 — ролик; 3 — кольцо 4 и S — контактные кольца; 5 —.вал; 7 — серводвигатель; 8 — обмотка возбуждения Вал 6 серводвигателя 7 является общей осью для кольца 3 и контактных колец 4 и 5, а другой конец вала соединен с деталями управляемого механизма. Обмотка возбуждения 8 состоит из двух половин, которые при помощи щеток соединены с контактными кольцами 4 и 5. Средняя точка обмотки возбуждения соединена с обмоткой якоря. Обмотка якоря с другой стороны соединена с минусом источника тока. С плюсом источника тока соединен рычаг / с роликом 2. В исходном положении ролик 2 стоит на изоляции, поэтому ток в обмотку возбуждения не поступает и якорь серводвигателя, установленный на валу 6, неподвижен. Если рычаг / с роликом 2 при помощи синхронной передачи или при помощи какого-либо механизма будет повернут, то через соответствующую токопроводящую половину кольца 3 и соответствующую цепь ток пойдет по одной из частей обмотки возбуждения серводвигателя и через обмотки якоря. Ротор двигателя будет поворачиваться до тех пор, пока изоляционная 166 часть кольца 3 не окажется под роликом 2. Тогда ток перестанет поступать на обмотки двигателя, и вращение ротора прекратится. Если повернуть рычаг в другую сторону, то под током будет другая половина кольца 3, и, следовательно, через другое контактное кольцо ток пойдет по другой половине обмотки возбуждения, чем в первом случае. Направление магнитного потока возбуждения изменится, а направление тока в роторе останется тем же. Ротор повернется в обратном направлении и будет вращаться до тех пор, пока изоляция не подойдет под ролик 2. Из Енализа работы следящей системы видно, что вал 6 поворачивается на такой же угол и в ту же сторону, что и рычаг с роликом 2. Недостатком разобранной конструкции следящей системы является то, что предельный угол рассогласования не должен превышать 180°, так как иначе двигатель начнет вращаться в сторону, обратную заданной, кроме того, при больших скоростях отработки системой заданного угла и больших моментах инерции механизмов, с которым механически соединен двигатель, система не остановится на изоляторе и по инерции пройдет дальше. Затем система вернется назад и т. д. Получается качание около заданного положения контакта. Исходя из этого, данную следящую систему целесообразно применять только при малых скоростях отработки угла. Конструктивно система сложна вследствие большого количества подвижных контактов, что затрудняет подводку тока. Контактное приспособление может быть соединено с серводвигателем через диференциал. Следящее кольцо 3 (рис. 151) контактного приспособления неподвижно. Оно, как и в первом случае, состоит из двух токопроводящих частей, разделенных изоляцией. Ток подведен к рычагу /, который установлен на червячной шестерне. Угол, подлежащий отработке, задается поворотом червячной шестерни при помощи валика 9 от синхронной передачи или какого-либо механизма через диференциал 5. При вращении валика 9 поворачивается жестко закрепленная на нем солнечная шестерня диференциала 5; сателлиты, обкатывая вторую солнечную шестерню этого диференциала, которая заторможена дальнейшими передачами, через червячную пару поворачивают рычаг / с роликом 2. ., При сдвиге ролика с изоляции на какую-либо токопроводя-щую часть кольца 3 ток пойдет на соответствующую часть обмотки возбуждения 8. Совершенно аналогично тому, как было разобрано в предыдущей следящей системе, ротор серводвигателя будет вращаться в соответствующем направлении до того момента, пока ролик не встанет на изоляцию кольца 3. Валик 6, или ось ротора, соединен с одной стороны с дифе-ренциалом 5, а с другой — с управляемым механизмом. Поворот рычага с роликом обратно на изоляцию осуществляется посред- 167 ством валика 6 и диференциала 5. В этом случае неподвижной является солнечная шестерня, соединенная с валиком 9 (стопо-рение валика 9 обеспечивается в передаче до следящей системы). Угол поворота валика 6 будет пропорционален углу поворота рычага /. Он зависит от передаточного числа между валиком б и рычагом 1. -* > Рис. 151. Следящая система с контактным приспособлением Сперри и диференциалом: 1 — рычаг; 2 — ролик; 3 — кольцо; 4 — червяк; 5 — диференциал; б — валик; 7 — мотор; 8 — обмотка возбуждения; Р— валик Если передаточное число цилиндрической передачи Ys и передаточное" число червячной передачи Ую» то общее передаточное число будет равно произведению передаточных чисел всех передач с учетом передаточного числа диференциала: 'общ^дЛ'** где /общ — общее передаточное число; in — передаточное число цилиндрической пары шестерен; 1Ч — передаточное число червячной пары; 1Я — передаточное число диференциала. Для данного конкретного примера получим 1111 «? 1 -П-.Т- общ 10 60 Это значит, что при повороте рычага с роликом на угол * ротор мотора с валиком 6 повернется на угол, равный 60 а, 168 7. КОНТАКТНОЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ЭРИКСОНА В следящей системе может быть применено контактное приспособление Эриксона. В этом случае применяется диск с вырезом, в который входит конец контактного рычага, замыкающего цепь обмотки возбуждения серводвигателя. 9 В Рже. 152. Следящая система с контактным приспособлением Эриксона: 7—диск; 2 — рычаг; 3 я 4 — контакты; 5 — диференциал; 6 — вал; 7 — серводвигатель; 8 — обмотка возбуждения; 9 — валик Как видно из рис. 152, схема следящей системы аналогична только что разобранной. Разница заключается в том, что червячная шестерня соединена с диском /, имеющим вырез. В вырез; входит конец рычага 2, к которому подведен ток. Второй конец, рычага может замыкать контакты 3 и 4, соединенные с обмоткой возбуждения 8 серводвигателя 7. В исходном положении конец рычага находится в вырезег диска. Контакты не замкнуты, и ток на серводвигатель не поступает. При повороте диска от валика 9 через диференциал 5 рычаг 2 замкнет контакт 3 или 4 в зависимости от направления вращения диска /. Ток поступит на соответствующую часть обмотки 8, и двигатель будет работать совершенно так же, как и в системе со следящим кольцом. Вращение двигателя прекратится в тот момент, когда рычаг снова попадет в вырез диска. Диференциал при этом выполняет ту же работу, как и в предыдущей следящей системе. Конструктивно контактное приспособление Эриксона может быть осуществлено и несколько иначе. 169 ч. 1 1*ис. 158. Контактное приспособление с эксцентриком: ./ — диск; 2 — эксцентрик; 3 и 4 — контакты; 5 и 6 — валики Сателлиты диференциала установлены в диске / (рис. 153), на котором сделан вырез. В вырез диска входит ролик эксцентрика 2. При повороте диска ролик выходит из прорези и поворачивает эксцентрик. Эксцентрик в зависимости от направления поворота диска .-замыкает контакт 3 или 4. При этом ток, подведенный к эксцентрику, через соответствующий контакт поступит на обмотку возбуждения серводвигателя. Поворот диска происходит от приемника синхронной передачи или от какого-либо мгха-низма через валик 5. Передача на валик 5 самотормозящаяся. При работе серводвигателя, одновременно с поворотом управляемого механизма, вращение передается через валик 6 на другую солнечную шестерню диференциала, и диск возвращается в исходное положение. Серводвигатель будет работать до того момента, пока ролик эксцентрика не войдет снова в вырез диска и не прервет ток. Контактное приспособление может состоять из двух дисков -с прорезями. Нижний диск / (рис. 154) сидит жестко на валике 3, который соединен с диференциалом. Верхний диск 2 сидит на валике 3 свободно и соединен с нижним диском при помощи передачи, состоящей из цилиндрических шестерен. Шестерня 4 свободно сидит на валике и жестко соединена с диском 2. Как видно яз рисунка, диски 1 и 2 при повороте валика 3 будут вращаться в одну и ту же сторону. Если передаточное число междз дисками не равно единице, то при •вращении валика 3 один из дисков будет отставать и прорези на дисках совпадать не будут. Например, при передаточном числе с нижнего диска на верхний, равном 24/25» за один оборот диска / диск 2 повернется на 2%5 оборота. Когда диск / повернется на 25 оборотов, диск 2 сделает точно 24 оборота, Рис- *»*• Контактное приспосо и прорези снова совпадут. бление с двумя дисками: / и 2 — диски; 3 — валик; 4— шестерня 170 Рис. 155. Следящая система с шун-товым электромотором: / и 2 — контакты; 3—потенциометр; 4 — рычаг; 5 — обмотка возбуждения; 6 — якорь Преимущество двойного контактного приспособления в том, •что оно допускает большие скорости передачи. В остальном работа следящей системы совершенно такая же, как при одинарном контактном приспособлении. Серводвигатель работает до того момента, пока рычаг не попадет в прорези дисков. Для всех рассмотренных следящих систем может быть при- '^г~19-П^2 менен серводвигатель не только сериесного типа, но и шунто-вого. При применении шунтового серводвигателя контакты / и 2 соединяют с потенциометром 3 (рис. 155). Средняя точка потенциометра соединена с обмоткой якоря. Второй конец обмотки якоря соединен с рычагом 4. Параллельно потенциометру присоединена обмотка возбуждения 5. Рычагом 4 управляет контактное приспособление любого из разобранных типов. В зависимости от того, который из контактов замкнут рычагом 4, будет соответствующее направление тока в обмотках якоря, и поэтому он будет врсщаться в том или другом направлении. В остальном работа следящей системы такая же, как при сериесном серводвигателе. При работе электрических следящих систем возможны колебания контактных приспособлений. Для уничтожения колебаний применяют различные способы электрического торможения. Конструктивно контактное приспособление может быть выполнено так, что при нейтральном положении рычага оба контакта замкнуты, а обмотка якоря замыкается накоротко через эти контакты. При повороте рычага в ту или другую сторону он остается соединенным только с одним из контактов, поэтому мотор будет работать, как в предыдущей схеме. Во всех рассмотренных конструкциях следящих систем размыкание контактов происходит со скоростью, определяемой скоростью вращения диска с прорезью, диаметром ролика контактного рычага, крутизной подъема прорези и длиной контактного рычага. В тех случаях, когда установка угла производится медленно, вследствие малой скорости размыкания контактов, их работа сопровождается сильным искрением. Ускорить размыкание контактов можно применением специальной передачи, называемой „мальтийский крест". Такая передача показана на рис. 156. 171 На результирующей оси диференциала установлен диск /. Палец диска входит в прорезь мальтийского креста 2. Крест жестко сидит на общей оси с диском 3 контактного устройства, а в прорезь диска входит контактный рычаг 4. При повороте диска / в первый момент мальтийский крест будет поворачиваться с ускорением. Ускорение будет равно отношению размеров а и в, что даст резкое замыкание и размыкание контактов. Сама же передача (при повороте диска / на целое число оборотов) дает замедление, так как за 1 оборот диска мальтийский крест вместе с диском 3 повернется только на */4 оборота. Передаточное число / можно выразить отношением числа пальцев на диске к числу пазов на кресте: Рис. 156. Контактное приспособление с мальтийским крестом: 1 — диск; 2 мальтийский крест; 3 — диск; 4 - рычаг *1,2 — JL. т ' где К— число пальцев на диске; т — число пазов на кресте. В данном случае,так как /С=1 и число пазов т = 4, то 1» 1 Подбирая количество пальцев на диске и число пазов на кресте, можно получать различные передаточные числа. Кроме того, можно в систему включать несколько подобных передач. 8. АНКЕРНОЕ КОНТАКТНОЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ На рис. 157 изображена схема следящей системы с анкерным контактным приспособлением. Анкер / поворачивается на стойке 3. На анкере установлен контакт 2. Стойка 3 укреплена на следящем диске 4. Контакты 5 и 6 установлены на стойке 3, но изолированы от нее. Рычаг 7 укреплен на оси 8, которая не связана с диском. Этот рычаг связан с управляющим элементом. Контакт 5 соединен проводником с кольцом 10, а контакт 6— е кольцом Р. Контакт 2 соединен с кольцом 7/, которое в свою очередь соединено с источником тока. Между контактными кольцами 9 и 10 включена обмотка возбуждения сервомотора сериесного типа. Средняя точка обмотки возбуждения соединена со щеткой на якоре, а через другую щетку якорь соединен с минусом источника тока. 172 В исходном (нейтральном) положении рычаг ^ 7 находится между выступами анкера /, и ток в якорь не поступает. При передаче движения с управляющего механизма рычаг контактной системы повернется и повернет анкер. Анкер замкнет контакт 2 Рис. 157. Анкерное контактное приспособление: / — анкер; 2, б и 6 — контакты; 3 — стойка; 4 — диск; 7 — рычаг; 8 —- ось; 9, 10 и 11 — контактные кольца; 12 — червячная передача с контактом 5 или 6 в зависимости от направления поворота рычага 7. Если рычаг поворачивается по часовой стрелке, то анкер замкнет контакт 5. Ток пойдет через кольцо 10 и затем через обмотки серводвигателя на минус источника тока. Серводвигатель будет включен в работу; он начнет вращать вал управляемого механизма и одновременно, через червячную передачу 72, следящий диск 4. Диск будет поворачиваться в ту же сторону, что и рычаг 7. Серводвигатель будет работать до того момента, пока контактная система, установленная на диске, не вернется в исходное положение. Рычаг 7 встанет нейтрально, повернет анкер, и подача тока в серводвигатель прекратится. 173 \ Угол поворота вала серводвигателя будет больше угла поворота рычага 7 в зависимости от передаточного числа червячной передачи 12. Если передаточное число этой передачи V8o» тор следовательно, чтобы повернуть диск на угол а (на который был повернут рычаг 7), якорь серводвигателя должен повернуться на угол, равный 30 а. Контактное приспособление с анкером требует от управляющего элемента для поворота рычага очень малого усилия. 9. СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА СО СДВИГАЮЩИМИСЯ ЩЕТКАМИ На рис. 158 изображена следящая система со сдвигающимися щетками. Валик 2 соединен с управляющим элементом^ а валик 8—с управляемым механизмом. На шестерне 6 установлены щетки. Вращающий момент серводвигателя изменяется в зависимости от угла поворота щеток. Рис. 158. Следящая система со сдвигающимися щетками: 1 — диференциал; 2, 4, 5 и 8 — валики; 3 и 6 — шестерни; 7 — электромотор В исходном положении щетки установлены в нейтральном положении (т. е. в плоскости оси полюсов) и мотор не вращается. у При повороте валика 2 повернется солнечная шестерня конического диференциала, соединенная с этим валиком. Другая солнечная шестерня соединена при помощи валика 5 с якорем двигателя и валиком 8, который соединен с самотормозящейся передачей. Вследствие этого поворот валика 2 заставит сателлиты диференциала обегать по заторможенной солнечной шестерне, и шестерня 3 через валик 4 повернет шестерню 6 со щетками. Шестерня 6 на валике 5 сидит свободно. При сдвиге щеток серводвигатель будет вращаться. При работе мотора вращение валика будет передаваться на управляемый механизм, а через валик 5, диференциал и передачи валика 4 будет поворачиваться шестерня 6 со щетками. Для того чтобы диференциал работал правильно, передача на валик 2 должна быть самотормозящаяся. 174 Мотор будет работать до того момента, пока щетки снова* не встанут в нейтральное положение. Так как при смещении щеток получается искрение, то система 'должна работать на малом напряжении и пригодна только для-маломощных механизмов. Во всех рассмотренных следящих системах с изменением^ направления заданного угла, подлежащего отработке, изменяется направление вращения серводвигателя. Поэтому для вращения управляемых механизмов нужен серводвигатель более мощный и, следовательно, больших габаритов, чем в том случае, если двигатель работает только в одном направлении. 10. СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА С МУФТОЙ Следящая система, в которой двигатель работает только» в одном направлении, изображена на рис. 159. 12 1 Рис. 159. Следящая система с муфтой: / — серводвигатель; 2 и б — валики; 3— диференциал; 4, 6, 7, 11, 12 и 13— шестерни; 8 —- диск; 9 и 10 — электромагниты; 14 и. 16 — контакты; 15 — контактный диск Серводвигатель / соединен с валиком, на котором жестко» посажены шестерни 12 и 73. Шестерня 13 сцеплена с шестерней 7, а шестерня 12 сцеплена с шестерней 6 через промежуточную шестерню //, поэтому шестерни 6 и 7 вращаются в разные стороны. Шестерня 7 жестко соединена с электромагнитом 10, а шестерня 6 соединена с электромагнитом 9. Обе шестерни с электромагнитами сидят свободно на валике 5. Валик 5 соединен с управляемым 17S .-механизмом. На этом валике на скользящей шпонке сидит .металлический диск 8. Валик соединен с солнечной шестерней конического диференциала 3; другая солнечная шестерня сидит на валике 2, который связан с управляющим элементом. Отличительная особенность этой следящей системы та, что серводвигатель работает все время и включается не от контактного устройства, а самостоятельно. При работе серводвигателя вращаются шестерни 6 и 7, а валик 5 неподвижен. При повороте валика 2 через диференциал и передачи повернется эксцентричный контактный диск 15, к которому подведен ток от плюса источника тока. В зависимости от направления поворота валика 2 контактный диск 15замкнет контакт 14 или 16. Ток пойдет в соответствующий электромагнит, который шритянет диск 8. Вследствие этого будет поворачиваться валик 5 в направлении поворота той шестерни, к магниту которой притянут диск 8. С валика 5 вращение будет передано на управляемый механизм. Одновременно через диференциал и передачи вращение будет передано на контактный диск 15. Контактный диск будет поворачиваться в направлении, обратном повороту от валика 2. Как только контактный диск будет повернут обратно на такой же угол, 'на какой он был повернут от валика 2, контакты разомкнутся, ток перестанет поступать на электромагнит, и диск 8 под влиянием пружин (на схеме не шоказаны) отойдет в среднее положение. Валик 5 вращаться перестанет, а шестерни с магнитами будут вращаться вхолостую. Для того чтобы диференциал в этой следящей системе работал правильно, валики 2 и 5 должны иметь самотормозящиеся передачи. 11. СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА С ХРАПОВОЙ ПОДАЧЕЙ В прицелах находит применение и другой вид следящей «системы — следящая система с храповой подачей (рис. 160). На валике 1 жестко посажен диск 2 с контактом. Этот валик соединен с управляющим механизмом. Управляемый механизм соединен с валиком 4t на котором установлен диск 3 с контактом. Диски поставлены так, что контакты могут соединяться. На валике 4 установлена червячная шестерня 5, находящаяся в сцеплении с червяком 6. На оси червяка установлены две храповые шестерни 7 и 8 (на рисунке эти шестерни показаны в разрезе). * В этой конструкции следящей системы используются электромагниты и реле, которые обеспечивают поворот червяка с храповыми шестернями. Разберем подробно работу следящей системы. Если ток в электрическую цепь следящей системы не поступает, то рычаги 9 и .10 отведены от храповых шестерен под воздействием возврат- 176 ных пружин1. При этом положении рычагов контакты 13 и 14 замкнуты. При включении цепи, если контакты дисков 2 и 3 соприкасаются, ток пройдет через обмотку реле 15, вследствие чего реле сработает и притянет якорь 16 (который при отсутствии тока в обмотках реле удерживался в верхнем положении специальной пружинкой). Якорь 16 замкнет контакт 17 и включит цепь к обмотке электромагнита //. к Рис. 160. Следящая система с храповой подачей: / я 4—валики; 2иЗ — диски; 5 — червячная шестерня; 6 — червяк; 7 я 8 — храповые шестерни; 9 а 10 — рычаги; 11 и 12— электромагниты; 13, 14, 17 и 18 — контакты; 15 — реле; 16 —• якорь 'я-""*Я» Как 'только -ток пойдет через обмотку этого электромагнита, он притянет рычаг 9, который при своем движении повернет храповую шестерню 7. Поворот шестерни 7 при помощи червячной передачи вызовет поворот валика 4 с диском 3. В конце лфямого хода рычага 9 размыкаются контакты 13, вследствие чего выключается электромагнит 11, и рычаг 9 под влиянием возвратной пружины выходит из сцепления с шестерней 7. ^Вследствие того, что при повороте шестерни 7 на один зубец поворот диска 3 обеспечивает отход контакта на этом диске от ;контакта на диске 2, цепь к обмоткам реле 15 прерывается. 1 Пружины у рычагоз 9 и 10 и у якоря 16 на рисунке не показаны, чтобы не загромождать схему. 12—370 177 Якорь 7? отходит в верхнее положение и замыкает контакт 18. При этом включается цепь электромагнита/2. Электромагнит притягивает рычаг 10, который поворачивает храповую шестерню 8, вследствие чего шестерня 5 с валиком 4 и диском 3 повернется в сторону, обратную повороту ее при включении электромагнита //. Контакты дисков 3 и 2 снова замкнутся, и, как уже было разобрано раньше, сработает электромагнит 11. Таким образом, если при включении цепи следящей системы диски 3 и 2 находились в таком положении, что контакты, установленные на них, соприкасались, то поочередно будут срабатывать электромагниты 11 и 72, а валик 4 будет совершать колебания, соответствующие повороту храповых шестерен на один зубец. Разберем работу следящей электрической системы, если повернуть валик 1 с диском 2 на какой-либо угол. Если повернуть валик /, то контакт диска 2 отойдет от контакта на диске 3, тогда цепь от плюса источника тока будет прервана, и ток на реле 15 не поступит. Якорь 16 под действием пружины отойдет от контакта 17 и замкнет контакт 18. Ток от плюса источника пойдет через контакты 14, через электромагнит 12 и замкнутый контакт 18 к минусу. Электромагнит 12 притянет рычаг 10, а он одновременно повернет храповую шестерню 8 на один зубец. Этот поворот через червячную передачу будет передан на червяк 6 и, следовательно, одновременно на управляемый механизм и диск 3. Надо учесть, что при отключении контакта 17 ток перестанет проходить через электромагнит //, и рычаг 9 (под действием пружины) отойдет от электромагнита и выйдет из сцепления с храповой шестерней 7. В конце хода рычага 10 пружинный контакт 14 разомкнет цепь электромагнита 12, и поэтому рычаг 10 под действием пружины опустится и выйдет из сцепления с храповой шестерней 8. При отходе рычага от магнита контакт 14 снова замкнет цепь электромагнита 12, а рычаг повернет храповую шестерню еще на один зубец. В следящей системе может быть установлено дополнительное реле, обеспечивающее достаточный отход рычага от зубцов храповой шестерни. Работа будет происходить в указанном порядке до того момента, пока диск 3, поворачиваясь вместе с червячной шестерней 5, не совместит свой контакт с контактом диска 2, т. е. повернется на такой же угол, на какой был повернут диск 2 от управляющего элемента. Как только контакты на дисках замкнутся, ток пойдет в реле 15, вследствие чего'якорь 16 замкнет контакт 17. Вследствие этого электромагнит 11 притянет рычаг 9, а он повернет храповую шестерню 7 на один зубец (вследствие отключения контакта 18 ток в электромагнит 12 уже не поступает). 178 Дальнейшая работа системы будет происходить так, как было разобрано в случае включения тока при совпадении контактов на дисках. ч 12. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА Кроме электрических следящих систем, в прицелах могут иметь применение и пневматические следящие системы. На рис. 161 показана принципиальная схема пневматической следящей системы. wfa •W '7i77777777fi777/7T7777i 1 Рис. 161. Пневматическая следящая система: / — электромотор; 2— червячная шестерня; 3 — рычаг; 4, 5, 9 и 10 — шестерни; 6, 7 и 8 — фрикционные диски; 11 и 15 — валики; 12 — червячная передача; 13 — стойка; И — сопла; 16 — диск; /7 — трубка; 18 — поршень; 19 — цилиндр Электромотор / при включении цепи вращает валик с червяком. Червяк находится в сцеплении с червячной шестерней 2. На оси червячной шестерни установлены шестерня 4 и рычаг 3. Один конец рычага соединен с поршнем 18, который находится в цилиндре 19 пневматической системы. На другом конце рычага установлена шестерня 5, которая находится в постоянном сцеплении с шестерней 4. Жестко с шестерней 5 соединен фрикционный диск 6, который, в свою очередь, прижат к другому фрикционному диску 7. Рычаг с шестернями и дисками является реверсивным механизмом. При работе электромотора эти диски вращаются в разные стороны. При среднем положении поршня в цилиндре вся эта передача работает вхолостую. Если поршень отойдет в ту или Другую сторону, то рычаг повернется на оси и диск 6 или диск 7 войдет в соприкосновение с таким же диском 8. На 12* - 179 диске 8 установлена коническая шестерня 9, сцепленная с шестерней 10, сидящей на валике //. Валик 11 соединен с управляемым механизмом и одновременно при помощи червячной передачи 12 с основанием стойки 13. В стойке смонтированы сопла 14 и воздухопровод. От сопел идут трубки в цилиндр 19. Управляющий элемент соединен с валиком 15, который через коническую передачу соединен с диском 16. В нижней части диска имеется ободок, охватывающий только половину окружности диска. Ободок диска в нейтральном положении перекрывает оба сопла на половину. Сжатый воздух поступает к соплам через трубку 77. В исходном нейтральном положении, так как сопла одинаково перекрыты, давление на пэршень в цилиндре будет одинаково. Поршень будет занимать среднее положение, и передачи вращения от мотора на валик // происходить не будет. При повороте диска от управляющего элемента на некоторый угол одно сопло перекроется ободком диска, а другое сопло будет открыто. В перекрытом сопле будет повышенное давление, а в открытом — пониженное. Вследствие этого в цилиндре, соединенном трубопроводом с соплами, равновесие давлений нарушится, и поршень переместится в сторону меньшего давления. Рычаг, соединенный с порЩнем, повернется на оси и прижмет один из дисков на рычаге к диску 8. В зависимости от того, в какую сторону переместится поршень, будет то или другое направление вращения валика //. Это вращение будет передано на управляемый механизм и одновременно через червячную передачу на стойку 13. Вращение валика будет происходить гдо того момента, пока стойка не встанет снова в такое положение, при котором сопла будут одинаково перекрыты ободком диска. Давление в цилиндре уравновесится, и поршень встанет снова в среднее положение; рычаг с дисками повернется и отключит передачу электромотора на валик 11. Таким образом, валик // повернется на угол, пропорциональный углу поворота диска, заданному управляющим элементом. Основными недостатками данной системы надэ считать следующие: 1. Нельзя задавать сразу углы поворота диска больше, чем 180°, так как система может начать работать в обратном направлении.__ 2. Медленная обработка заданного угла. Необходимо большое время на включение валика и на вращение стойки. 3. При низкой температуре возможно обмерзание сопел и воздухопроводов. 4. Сложность устройства всей следящей системы. 180 13. АМПЛИДИН Для приведения во врашенкё и для регулирования числа оборотов серводвигателей следящих систем, которые должны обладать достаточно большой мощностью, можно применять генераторы. В обычных генераторах ток, проходящий по обмотке возбуждения, создает основное поле возбуждения, а рабочий ток, преходящий по сбмотке якоря, создает поле реакции якоря. Это поле вредное, так как искажает основное поле возбуждения. Затрачиваемая мощность на возбуждение генератора Рл равна произведению силы тока на напряжение: р = /.?/* ^в - ^:? ^Изменение ПОДЕОДИМСГО напряжения в цепь возбуждения, при постоянной величине сопротивления, изменит силу тока. В СБОЮ очередь, изменение силы тока вызовет изменение магнитного потока и в конечном счете изменит величину напряжения на зажимах динамомашины. Число оборотов электромотора с независрмым возбуждением зависит от подводимого к его зажимам напряжения. Поэтому регулировать число оборотов электромотора можно изменением подводимого напряжения. Чтобы получить от генератора напряжение, достаточное для питания электромотора привода, надо, чтобы затрачиваемая мощность была достаточно большой; поэтому если в приводных устройствах применять обычные генераторы, то регулировку выходного напряжения необходимо было бы производить изменением большой мощности, затрачиваемой на возбуждение. Точные механизмы управления следящими системами работают на токах, выражающихся в долях ампера. Естественно, что управлять обычными генераторами при помощи этих механизмов невозможно. Небольшая мощность возбуждения пропорционально уменьшит поле возбуждения и поле реакции якоря, и в результате снизится выходная мощность генератора. Для серводвигателя выходной мощности будет недостаточно. Поэтому для следящих систем необходим другой тип генератора, позволяющий давать нужную мощность при значительно сниженной подводимой мощности к обмоткам возбуждения генератора. Таким генератором, обеспечивающим нужную мощность, является электромеханический усилитель, называемый амплидином. Чтобы выходная мощность оставалась прежней при значительно сниженной мощности, подводимой на обмотку возбуждения, в амплидине основные щетки обычного генератора соединены накоротко и введены новые рабочие щетки. 181 На рис. 162 показана принципиальная схема амплидина. В якоре / основные щетки 2 соединены проводником, а новые рабочие щетки 3 соединены со щетками серводвигателя 6. Серводвигатель имеет независимое возбуждение 7. Обмотка возбуждения амплидина 4. &-—, --- Рис. 1в2. Схема амплидина: 1 — якорь; 2 —основные щетки; 3 — рибоше щетки; 4 и 7 — обмотки возбуждения; б — компенсационная обмотка; 5 — серзо- двигатель Соединение щеток генератора со сниженной мощностью возбуждения накоротко вызывает значительное увеличение тока в обмотке якоря и соответствующее увеличение поля реакции якоря. Подбирая соответствующее сопротивление короткозамкнутой цепи, можно довести поле реакции якоря до величины поля возбуждения в обычном генераторе. Установленные новые щетки позволяют использовать это поле как рабочее поле возбуждения, поэтому выходная мощность у амплидина получается равной мощности обычного генератора. От тока внешней цепи, проходящего по обмотке якоря, создается новое поле реакции, поэтому для его уничтожения в цепь введена последовательно с серводвигателем компенсационная обмотка 5. Эта компенсационная обмотка создает поле, встречное новому полю реакции якоря. Достоинства амплидина заключаются в слгдующем: 1. Возможность управления выходной мощностью до 1 кет, при помощи точных приборов. 2. Быстрота реагирования на измзненче тока возбуждения. 3. Широкий диапазон изменения выходного напряжения. К основным недостаткам надо отнести малый коэфициент полезного действия всей установки и необходимость особо тщательной регулировки амплидина. ГЛАВА ШЕСТАЯ ВЕРТИКАЛИ И СТАБИЛИЗАТОРЫ В прицелах необходимо стабилизировать визирный луч и в некоторых конструкциях векторы скоростей. Стабилизация визирного луча в прицелах необходима для точного построения углов. Конструкция, стабилизирующая визирный луч в прицеле и обеспечивающая визирование под установленным углом независимо от положения самолета, называется вертикалью. Стабилизировать векторы скоростей нужно только в векторных прицелах или в специальных механизмах и приборах, выполняющих задачи боковой наводки. 1. ПРИНЦИПЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ВИЗИРНОГО ЛУЧА Из главы II -.Оптика прицелов" известно, что если отражающие грани призм параллельны и если оптическая труба установлена на самолете так, что ее оптическая ось расположена вертикально, то можно определить точку А, находящуюся на вертикали под самолетом (рис. 163). Изображение этой точки будет в фокальной плоскости объектива в точке а. а а Рис. 163. Изменение|угла визирования при^повороте призмы 183 Для изменения направления визирования на какой-либо угол р нужно повернуть одну призму на угол, равный -I-. Если углы поворота призмы фиксировать непосредственно по шкале на призме или по шкале, на которую поворот призмы будет передан при помощи передач, то можно отсчитать, какой угол с вертикалью составляет луч визирования. Это будет верно только в том случае, если оптическая труба прицела и ее оптическая ось расположены вертикально. Если же труба4 наклонена в плоскости визирования на какой-либо угол Ар, то на такой же угол наклонится и ось оптической системы, следовательно, и луч визирования тоже отклонится от первоначального положения на такой же угол, и конец луча визирования перейдет из точки -4t в точку А2. В фокальной плоскости в точку а попадет теперь изображение точки Л2» а УГОЛ визирования изменится и будет равен Р + др. В данном случае угол визирования увеличится. При наклоне трубы оптического прицела в другую сторону естественно, что угол визирования уменьшится и будет равен р— Др. Так как в обоих случаях на шкале прицела установлен угол о -тр, то в отсчете угла будет ошибка, равная углу наклона трубы Др. Как известно, при прицельном бомбометании сбрасывание бомб необходимо производить в тот момент, когда цель видна с самолета под углом прицеливания <р. Производится ли бомбометание' с предварительно устано-». вленным углом прицеливания или этот угол получается автоматически на боевом пути, все равно в момент сбрасывания бомб необходимо иметь в прицеле точную вертикаль, относительно которой строится этот угол прицеливания. Сбрасывание бомб производится в тот момент, когда цель видна под углом визирования, равным углу прицеливания для данных условий бомбометания. ,. Прицелы, не имеющие в своей конструкции специальной вертикали, устанавливаются вертикально для режима горизонтального полета по уровню, закрепленному на прицеле. В этом случае могут быть ошибки в опр»^делении момента сбрасывания вследствие отклонения самолета от того положения, при котором прицел был установлен по уровню. На рис. 164 приведены два положения самолета. В первом положении угол прицеливания <р, установленный в прицеле, отсчитан от действительной вертикали бросания и цель видна под углом визирования, равным углу прицеливания cpJ цель отстоит от этой вертикали на величину относа бомбы А. Во втором положении самолет отклонен от прежнего расчетного положения на некоторый угол Ада, что вызовет изменение угла визирования, LH поэтому, когда цель будет видна 18* J иод установленным в прицеле углом визирования, фактический угол визирования (т. е. угол от действительной вертикали бросания) будет отличаться от него на величину угла отклонения самолета с прицелом от расчетного положения Дер. Сбрасывание бомб произойдет в этом случае в тот момент, когда цель будет видна через прицел под углом <рь который не равен расчетному углу прицеливания у для данных условий бомбометания: . Движение оси вращения диска гироскопа вследствие действия момента внешней силы называется прецессией, а угловая скорость, с которой происходит прецессия, называется скоростью прецессии. Скорость прецессии гироскопа с тремя степенями свободы в том случае, когда угол между осью гироскопа и направлением силы равен 90°, выражается следующей формулой: (О = пр М_ К > где -»>пр — скорость прецессии; М—момент внешней силы; К—кинетический момент гироскопа. Если прилагаемый момент силы стремится повернуть диск гироскопа относительно одной из его осей, то ось диска совершает прецессионное движение относительно другой_оси гироскопа. Прецессия происходит только во время, когда 'действует сила; поэтому толчки и удары почти совершенно не изменяют положения гироскопа. Это является особо важным свойством гироскопа, так как прецессии гироскопа, по инерции^не происходит. 1 Момент инерции относительно оси есть сумма произведений масс материальных точек, образующих данное тело, на квадраты расстояний этих^точек от оси. 197 ЯОЛй С Полюс л э Разберем более подробно направление прецессии при действии какого-либо момента. Введем^ понятия: „полюс гироскопа" и „полюс ввинчивания". Полюсом гироскопа называется конец оси диска гироскопа, при наблюдении с которого вращение гироскопа кажется совершающимся против часовой стрелки. На рис. 179 показаны два диска гироскопа, вращающиеся в различных направлениях; поэтому соответственно направлению вращения полюсы будут с разных сторон гироскопа. Полюс ввинчивания определяется по правилу штопора. Рис. 179. По.пюс гироскопа Полюсом ввинчивания для прилагаемой к гироскопу силы называется та точка гироскопа, к которой стремится штопор, установленный по оси, вокруг которой эта сила стремится повернуть гироскоп. Штопор нужно вращать в ту сторону, в какую действует момент от приложенной силы. Таким образом, положение полюса гироскопа зависит только от направления его вращения, а положение полюса ввинчивания— от точки приложения и направления силы. Если сила Я приложена к наружному кольцу в точке /( (рис. 180), то полюс ввинчивания должен находиться в точке Н на оси z — z. '& &\ Полюс ввинчивания X Рис. 180. Полюсы ввинчивания Если изменить направление силы Я на противоположное (не меняя точки приложения силы), то полюс ввинчивания для нее будет в точке М. В правой части рисунка показана сила, приложенная к внутреннему кольцу гироскопа. В этом случае полюс ввинчивания будет^на оси у —у. 198 / 6вШ V 10ЛЮС твания \ ^ s Z, j ч ^ ш t ± ^ Ш-И ---- * й*->-Н-»3 ^ ,-*-• „*-• / Полюс гироскс г ч-?Р И Z2 Из рисунка видно, что штопор можно поставить с любой стороны гироскопа по оси у—у, и все равно при данном положении силы он будет показывать одну и ту же точку — полюс ввинчивания, потому что в одном случае штопор будет перемещаться к гироскопу, в другом случае — от гироскопа. Легко запомнить, что если сила создает момент, вращающий внутреннее кольцо, то полюс ввинчивания для этой силы будет на одном из концов оси у—у\ если же сила создает момент, вращающий наружное кольцо, то полюс ввинчивания для данной силы будет на одном из концов оси z — z. Направление прецессия определяется по следующему закону:в случае приложения момента внешней силы к вращающемуся гироскопу полюс гироскопа движется к полюсу ввинчивания для.данной силы1. Поэтому, определив полюс гироскопа и полюс ввинчивания, всегда можно определить направление прецессии. Если полюс ввинчивания находится в точке// (см. рис. 180), а полюс гироскопа (при вращении диска в направле-* нии, указанном стрелкой) — в точке Л, то прецессия будет происходить по направлению к точке //. Пользуясь указанными законами, в случае прецессии гироскопа можно найти силу, которая вызывает эту прецессию. Гироскоп (рис. 181) совершает прецессионное движение по направлению, указанному стрелкой. Зная направление вращения диска гироскопа, можно найти полюс гироскопа (на рисунке он показан в точке Х2). Зная направление прецессии и полюс гироскопа, определяем полюс ввинчивания; он будет в точке Y. Исходя из этого, можно решить, что прецессию вызывает сила, приложенная к внутреннему кольцу (т. е. сила Р или PJ. Для того чтобы уничтожить прецессию (или уменьшить ее), надо сместить центр тяжести в сторону одной из этих сил. Таким образом, знание законов прецессии дает возможность производить балансировку гироскопа. Если свободный гироскоп используется для стабилизации определенного направления относительно земли, то его кажущееся движение вызывает ошибки. Риг. 181. Определение действующей силы на гироскоп от точки 1 Т. е., прецессируя, гироскоп стремится совместить ось собственного вращения с осью вынужденного вращения (получаемого вследствие приложения внешней силы), и притом так, чтобы вращение происходило в одну сторону. 199 Уничтожить это движение можно прецессионным движеяием оси гироскопа под влиянием момента силы тяжести (конечно, в этом случае гироскоп перестает быть свободным). Уничтожить кажущееся движение гироскопа относительно земли можно, создав.постоянную прецессию гироскопа. Прецессию можно создать установкой грузика на некотором расстоянии от центра тяжести. Для этого необходимо точно подобрать величину грузика и плечо от центра тяжести диска до установки этого грузика так, чтобы прецессионное движение было точно равно кажущемуся движению и совершалось в обратном напра-вле&ии. Так как кажущееся 'движение зависит от широты места, то уничтожить его вынужденной прецессией можно лишь дляяопре-деленной широты. 5. ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ВЕРТИКАЛИ Для прицелов, предназначенных для бомбометания с больших высот, особенно необходима точная вертикаль. В настоящее время в бомбардировочных прицелах все в большей степени применяют гироскопические вертикали. Работа этих вертикалей основана на указанных выше свойствах гироскопа. Гироскопические вертикали могут обеспечивать все разобранные принципы стабилизации визирного луча в прицелах. Разберем устройство применяемых гироскопических вертикалей. На рис. 182 показана гировертикаль прицела. Гироскоп связан с сеткой оптической системы прицела и должен обеспечивать стабилизацию сетки независимо от положения прицела. Гироскоп находится в корпусе /, который соединен при помощи стержней 2 со стойкой 3. Корпус гироскопа в прицеле установлен в карданном подвесе. Вся система, состоящая из корпуса гироскопа, стержней и стойки, представляет собой параллелограм. В верхней части стойки в оправе жестко закреплена сетка прицела 4, а в нижней части стойки находится объектив 5, закрепленный в телескопической трубе. Стойка может качаться относительно объектива. Центр вращения стойки совпадает с цен- 200 I Рис. 182. Гировертикаль: 1 — корпус гироскопа; 2 — стержни; 3 — стойка; 4 — сетка: 6 — объектив тром объектива. Сетка удалена от объектива на величину его фокусного расстояния, и радиус сферы сетки тоже равен фокусному расстоянию. Поэтому изображение, попадающее в теле-скопическую трубу, будет в уменьшенном виде видно точна на сетке. При вертикальном положении гироскопа, а следовательно, и корпуса, в котором он установлен, сетка будет находиться в горизонтальном положении, так как стойка в трех точках соединена с корпусом гироскопа. Линия, соединяющая центр объектива с центром перекрестия,, параллельна оси гироскопа; поэтому, если ось гироскопа верти- Рис. 133. Гиромотор Рис. 184. Путь воздуха в гиромоторе калька, то и линия, соединяющая центр объектива и центр сетки, будет вертикальна, т. е. перекрестие сетки будет на вертикал и, проходящей череа центр объектив а. Весь узел сбалансирован так, чтобы на гироскоп не действовал момент внешних сил. ; - ^' На рис. 183 и 184 показана конструкция этого гироскопа. В корпусе установлен электромотор сериесного типа. На якоре 201 мотора жестко установлена массивная бронзовая чаша 1. Так как при включении тока якорь мотора вместе с чашей развивает «большое количество оборотов (около 20000 в минуту), а корпус установлен в карданном подвесе, то эта чаша и является диском гироскопа. Для приведения оси гироскопа в вертикальное положение имеется специальное корректировочное приспособление, которое состоит из четырех маятников, прикрывающих четыре отверстия в нижней части корпуса. При быстром вращении якоря воздух, свободно поступающий через верхнее отверстие в корпусе, отжимается вниз (на рис. 184 показано движение воздуха через гироскоп). В нижней своей части чаша имеет четыре спиральных вентиляционных отверстия, через которые проходит воздух. Вместе с чашей вращается диск с лопастями, который выполняет роль вентилятора. В нижней части корпуса неподвижно установлено вентиляционное кольцо с ребрами для направления струй воздуха, выходящих из отверстий чаши в коррекционную камеру. Нижняя •часть корпуса сделана в виде полого цилиндра с четырьмя отверстиями. Отверстия представляют собой вертикальные щели, расположенные на концах взаимно перпендикулярных диаметров поперечного сечения нижней части корпуса. Над отверстиями укреплены маятниковые заслонки, сделанные совершенно одинаковыми. Противоположные заслонки сидят на одной оси и имеют вырезы в нижней части, сделанные в разные стороны. При вертикальном положении гироскопа и корпуса маятниковые заслонки перекрывают все четыре отверстия совершенно одинаково на половину их ширины. На рис. 185 схематично показано положение заслонок при вертикальном положении корпуса гироскопа. Воздух, нагнетаемый в нижнюю часть корпуса, выходит равными частями через все четыре отверстия. Так как реактивные моменты, создаваемые струями воздуха, при этом равны по величине и обратны по направлению, то вертикальное положение гироскопа не будет «арушено. Если под действием каких-либо сил гироскоп отклонится от вертикального положения, то, поскольку маятниковые заслонки ^будут стремиться сохранить вертикальное положение, произойдет явление, показанное схематично на этом же рисунке. На рисунке показан корпус гироскопа, если смотреть на него с разных сторон, при наклоне в плоскости XY (т. е. в плоскости рисунка). 1 Якорь мотора установлен на тщательно подогнанных шарикоподшипниках, а статор мотора (два электромагнита) установлен на кольце, которое крепится к верхней крышке корпуса. 202 Сводной стороны корпуса маятниковая заслонка закроет отверстие, а с противоположной стороны откроет отверстие (так как вырезы у заслонок сделаны с разных сторон относительно вертикальной оси гироскопа). Заслонки могут иметь только качание вдоль стенок корпуса; поэтому другая пара заслонок сохранит своеДположение относительно отверстий. Заслонки Гис. 185. Положение маятниковых заслонок Так как при неодинаковом перекрытии противоположных отверстий создается реактивная сила в плоскости, перпендикулярной к плоскости наклона корпуса, то гироскоп, совершая прецессионное движение, придет в вертикальное положение 1. Как только гироскоп вернется к вертикали, маятниковые заслонки будут опять перекрывать все четые отверстия одинаково, и прецессия прекратится. То же самое произойдет, если гироскоп отклонится в плоскости, перпендикулярной к плоскости рисунка, но тогда будет оказывать влияние вторая пара заслонок. Если корпус гироскопа отклонится в какой-либо плоскости, расположенной под углом к плоскостям обеих пар маятниковых заслонок, то под влиянием суммарного действия их гироскоп приходит к вертикали. Так как в полете заслонки будут совершать некоторые колебания, то для того, чтобы это не отразилось на вертикали, заслонки подбирают с небольшим периодом колебаний; поэтому и моменты реактивных сил, создающиеся при колебаниях заслонок, кратковременны. Можно считать, что данная вертикаль обеспечивается сочетанием свойств свободного гироскопа и корректора, состоящего 1 Это можно доказать, применяя правила штопора. 203 из маятников с малым периодом собственных колебаний. Поэтому кратковременное действие моментов не успевает вывести гироскоп из вертикального положения. Длительные же моменты вредны, так как гироскоп, будучи выведен из вертикального положения, долго возвращается к вертикали. Поэтому необходимо на вираже гировертикаль данного типа стопорить и только после выхода на прямолинейный курс освобождать ее. Для гировертикали, примененной в прицеле Сперри, конструкция которой была разобрана выше, угловая скорость прецессии, т.^е. прихода гироскопа к вертикали, равна в среднем 4° в минуту. Так как с изменением высоты полета изменяется плотность воздуха, то для обеспечения нормальной работы гировертикали целесообразно гиромотор поместить в герметическую камеру с постоянным давлением воздуха. 2943 -шка г^зя 6 Рис. 186. Стабилизация оптической трубки: 7 — корпус гироскопа; 2 — внешнее кольцо карданной подвески; 3 — трубка оптической сиаемы; 4 — рыч<.г; 6 и 6— тяги; 7 — арретир (стопор); 8 — шарнкр Вместо того чтобы гиромотор удерживал сетку в стойке, на его корпусе можно установить зеркало, от которого будет отражаться изображение визирного перекрестия в оптическую систему прицела. Учитывая недостаток гировертикали с маятниковой коррекцией, в прицелах начали применять свободный гироскоп, на который вираж самолета не оказывает влияния. На рис. 186 показана принципиальная схема стабилизации оптической оси при помощи гироскопа. Трубка 3 оптической системы стабилизируется в. вертикальном положении. Цапфы трубки и цапфы корпуса гироскопа установлены в подшипни- 204 ках, смонтированных во внешнем кольце 2 карданной подвески. Трубка через рычажную систему связана с корпусом 1 гироскопа, вследствие этого достигается стабилизация относительно продольной оси прицела. Стабилизация относительно поперечной оси обеспечена тем, что трубка оптической системы смонтирована во внешнем кольце карданной подвески, с которым вместе может поворачиваться. Точная работа гировертикали обеспечивается благодаря тому, что применяется очень мощный гироскоп. Например, в одном из прицелов ротор гировертикали весит около 2,5 кг и кинетический момент больше 50000 гсмсеа при числе оборотов, равном 7 500 в минуту. Детали для всего узла данной гировертикали изготовлены с большой степенью точности. Особо точное изготовление под-шипни!юв и тщательная балансировка гироскопа обеспечивают малые моменты трения. Момент трения трубки оптической системы относительно внешнего кольца равен только порядка десятой доли гея и момент трения корпуса гироскопа относительно этого кольца равен 1 гсм. Устанавливается гироскоп при помощи фрикционных роликов, которые вызывают прецессию оси гироскопа вследствие создаваемого ими момента, прикладываемого к гироскопу. Установка производится специальными рукоятками (соединенными с роликами) по уровням, закрепленным на корпусе прицела. Поэтому точность гироскопа определяется и точностью этих установочных уровней. Направление движения пузырька в уровнях совпадает с направлением прецессии нижнего конца гироскопа. При помощи стержня 4 от специального механизма трубка оптической системы наклоняется на угол смещения и в этом положении стабилизируется гироскопом. Гироскопическая вертикаль может обеспечивать стабилизацию визирного луча при помощи призм, соединенных с гироскопом. Для стабилизации призм применяют мощный гироскоп. Визирная призма телескопической системы прицела стабилизируется в продольной плоскости. Она связана с внутренним кольцом гироскопа при помощи передач и диференциала. Внутреннее кольцо карданной подвески гироскопа соединено жестко с поводком, который тягой и другим поводком связан с солнечной шестерней дифгренциала. Призма соединена с осью сателлитов этого диференциала. Вторая солнечная шестерня диференциала соединена с передачами для поворота призмы при изменении углов визирования. При наклоне самолета в продольной плоскости благодаря гироскопу, сохраняющему свое положение в пространстве, угол наклона всего прицела относительно гироскопа вызовет поворот солнечной шестерни диференциала (с которой связано внутреннее кольцо гироскопа) на такой же угол. Так как переда- 205 точное число с солнечной шестерни на ось сателлитов равно !/2> то, следовательно, призма повернется на угол, в два раза меньший, в направлении, обратном наклону самолета, и вследствие этого (как было доказано в первом разделе этой главы) будет обеспечено совмещение главного оптического луча с оптической осью трубы прицела. Вторая призма может быть стабилизирована в плоскости, перпендикулярной к плоскости стабилизации визирной призмы, при помощи того же гироскопа, соединением призмы с другим кольцом карданной подвески гироскопа через передачи и другой диференциал. Эта система будет стабилизировать визирный луч при крене самолета. Через диференциал можно производить наклон призмы на угол смещения, не нарушая стабилизации. В результате будет обеспечена стабилизация поля зрения прицела, и изображение наблюдаемой местности и цели будет все время в центре поля зрения. При этой системе не будет отхода луча визирования от вертикальной плоскости при изменении углов визирования. Все конструкции гироскопических вертикалей требуют правильной эксплоатации. Во всех случаях, если гировертикалью не пользуются, гироскоп должен быть арретирован (застопорен). Для этого предусмотрен специальный механизм, стопорящий корпус гироскопа. При этом ротор гироскопа (якорь электромотора) имеет возможность вращаться. Пока корпус гироскопа застопорен, стабилизация вертикали не будет осуществляться. При выполнении бомбометания включают ток в гиромотор еще до боевого пути, для того чтобы ротор работал в наиболее благоприятных для него условиях, и разарретируют гироскоп после грубого разворота на цель. В зависимости от конструкции гировертикали ток включают за 30—45 минут до боевого пути. После сбрасывания бомб гироскоп снова арретируется. Инструкция по осмотру и уходу за этим узлом должна исключительно тщательно выполняться. Всегда следует помнить, что грубое обращение с прицелом может нарушить балансировку гироскопического узла, а следовательно, уменьшит точность работы прицела. Выверка точности работы гироскопической вертикали производится на юстировочном станке. В начальный момент гироскоп устанавливают точно в вертикальное положение. Предварительно включают гиромотор при застопоренном корпусе, а после 45 минут разарретируют гироскоп и наблюдают за отклонением нижнего конца оси гироскопа по отклонению конца визирного луча (стабилизированного этим гироскопом) от центра сетки котировочного станка. Отклонение оси гироскопа будет результатом кажущейся прецессии от вращения земли и прецессии от трения в подшипниках. По сетке определяют (обычно через 4 минуты), не превосходит ли величина отклонения оси гироскопа установленной допустимой величины. 206 , / 9. СТАБИЛИЗАТОРЫ ВЕКТОРОВ В некоторых прицелах необходимо стабилизировать векторы. Обычно в векторных прицелах необходимо стабилизировать направление вектора скорости ветра, и если есть в конструкции вектор скорости цели, то стабилизировать и его. В прицелах, имеющих усовершенствованные механизмы боковой наводки, обеспечивается стабилизация направления вектора воздушной скорости, т. е. установленного курса на прицеле. Во всех случаях для стабилизации векторов используются гироскопы. Стабилизаторы направления векторов должны обеспечивать сохранение заданного направления относительно земли. Это осуществляется посредством гироскопа с компенсацией на вращение земли. Ось гироскопа располагается горизонтально, и стабилизи- Ц. рованное направление есть направление ,оси гироскопа независимо от направления -^ движения самолета. Ось гироскопа занимает одно и то же положение относительно земли, поворачиваясь относительно самолета при его разворотах. Рассмотрим устройство применяемых стабилизаторов Рис. 187. Механизм стабилизации: / — гироскоп; 2 — стойка; 3 — червячная шестерня; 4 — червяк; 5 — валик; 6 — диск; jg|? 7 — сопла '••'•••-*®нгт векторов в прицелах. На рис. 187 показан гироскоп, установленный при помощи карданного подвеса в стойке 2. На основании стойки имеется червячная шестерня 3, соединенная с червяком 4. Червяк установлен на валике 5. В нижней части наружного кольца карданной подвески имеется диск 6, перекрывающий сопла 7 пневматической системы. Валик 5 связан через передачи с электромотором. Если повернуть стойку вместе с основанием относительно вращающегося гироскопа на какой-либо угол, то одно сопло окажется открытым, а другое будет перекрыто диском, и в результате включения следящей системы, как было подробно разобрано в предыдущей главе (см. рис. 161), валик 5 (через червячную передачу) повернет стойку обратно точно на такой же угол. В этом случае стойка повернется относительно основания. Валик 5 соединен при помощи электрической синхронной передачи с линейкой механизмов прицела. Эта линейка устанавли- 207 еается по действительному направлению ветра и представляет собой вектор ветра в механизмах прицела. При развороте самолета на какой-либо угол все механизмы прицела, в том числе и линейка вектора ветра и стойка с основанием, повернутся на этот угол. Гироскоп будет сохранять свое положение в пространстве, в результате чего стойка 2 окажется повернутой относительно диска 6 на угол, равный углу разворота самолета. Начнет работать пневматическая следящая система, которая повернет стойку в основании в обратном направлении на угол, на который она была повернута вместе с основанием в результате разворота самолета. Одновременно при вращении валика 5 будет работать синхронная передача, связанная с линейкой вектора ветра. Передаточное число червячной передачи, соединяющей валик 5 со стойкой 2, точно равно общему передаточному числу от валика до линейки вектора ветра. Таким образом, вектор ветра повернется на такой же угол, на какой повернулась стойка, и вернется в то положение, в котором он был установлен до разворота самолета. Вследствие этого всегда сохраняется одинаковое направление оси гироскопа и стабилизируемого вектора ветра в прицеле. Вместо пневматической следящей системы может быть применена электрическая следящая система, которая будет выполнять такую же работу по возвращению стойки в исходное положение при разворотах самолета и одновременно поворачивать ключ синхронной передачи, управляющей линейкой вектора ветра. Конструкции применяемых следящих систем и синхронных передач могут быть различны, но все они должны обеспечивать выполнение одной и той же задачи — поворачивать стабилизируемую линейку вектора скорости в предварительно установленное положение. Возвращение линейки должно происходить ори разворотах самолета или поворотах прицела, в котором она установлена. Более точное выполнение боковой наводки осуществляется при помощи гиростабилизатора и автопилота. В этой главе разберем принцип и устройство применяемого гиростабилизатора и принцип автопилота1. Основной частью гиростабилизатора является гироскоп /, установленный горизонтально в кольце 2 карданного подвеса -(рис. 188). Назначение гироскопа — стабилизировать соответствующую деталь прицела в горизонтальной плоскости. Соединение гироскопа с этой деталью осуществлено следующим образом. Ось внешнего кольца 2 карданного подвеса расположена вертикально. На верхней цапфе кардана установлен барабан 3, на котором укреплены зажимные муфты 4 и 10. Муфта 4 1 Различные методы боковой наводки будут разобраны в следующей главе, а механизмы боковой наводки изложены в главе IX. 208 при помощи соединительной тяги 5 связана с зубчатым сектором ft Этот сектор свободно посажен на оси и является той деталью, которую нужно стабилизировать в горизонтальной плоскости. Зубчатый сектор соединен с деталями механизма боковой наводки. ж I 7 \ v I НИ): н.НШШПИШИШШНШ 12 Рис. 188. Гиростабилизатор: /J— гироскоп; 2 —внешнее кольцо карданного подвеса; Зк8— барабаны: 4 и JO — зажимные муфты; 5 и9 — соединительные тяги; 6 — сектор; 7---.червячная шестерня; // —движок с контактами; 12 — шестерня Для стабилизации курса на зажимной муфте 10 имеется движок с контактами // потенциометра автопилота, управляющего jpasBopoTOM самолета. С другой стороны муфта 10 соединительной тягой 9 связана с барабаном 8, на котором жестко установлена червячная шестерня 7, связанная с механизмом боковой наводки. При работе стабилизатора включена только одна из зажимных муфт. В данной конструкции гироскоп непосредственно соединен со стабилизируемой деталью, а это создает особенности в работе гиростабилизатора. Такое непосредственное соединение стабилизируемой детали с карданным кольцом гироскопа создает большой момент, действующий на гироскоп. Как было указано при разборе основных законов гироскопа, под влиянием момента, приложенного к вертикальной оси, гироскоп будет прецессировать и выйдет из горизонтального положения. Для того чтобы гироскоп сохранял горизонтальное положение и обеспечивал стабилизацию, надо нейтрализовать действие 14—370 209 приложенного внешнего момента. Если бы момент, создаваемый от нагрузки на гироскоп (т. е. от действия стабилизируемой детали прицела и передач), был постоянный по величине, то уничтожить его влияние на гироскоп можно было бы балансировкой гиростабилизатора. Так как при различных условиях работы механизма боковой наводки сила, приложенная к стабилизируемому червячному сектору, будет различная, то, следовательно, и момент, передаваемый на внешнее кольцо кардана, не будет постоянный, и поэтому балансировку гиростабилизатора произвести нельзя. Возвращение гироскопа в^горизонталь-ное положение надо обеспечить другим способом. Рже. 189. Принципиальная схема создания момента на внешнее кольцо кар 1анной подвески гиростабилизатора: д_ валик; 2,3, J и 8 — шестерни; 4 и 5 — диски; 6 и 9 — электромагниты; 10 — контакты; 11 — гироскоп Решить эту задачу можно приложением внешней силы к гироскопу, которая создавала бы момент, возвращающий гироскоп в горизонтальное положение. На внешнем кольце карданной подвески поставлена шестерня 12, к которой через передачи может быть приложена сила, создающая момент. Конструктивно эта задача решена в одном из прицелов так, как показано на принципиальной схеме (рис. 189). Электромотор через валик / вращает шестерни 2 и 3 в разные стороны. К нижней части шестерен могут быть прижаты 210 * фрикционные диски 4 и «5. Каждый диск может быть прижат к соответствующей шестерне при помощи электромагнитов 6 и 9. Как будет видно из дальнейшего разбора конструкции, ток не может быть включен одновременно в оба электромагнита. Если ток поступит в электромагнит 9У то рычаг электромагнита подаст диск 5 вверх. Диск будет прижат к шестерне 5, и тогда через шестерню 8 и передачи электромотор будет соединен с шестерней 7 на карданном кольце гироскопа и будет стремиться повернуть его в определенном направлении. Когда ток поступит в электромагнит 6, то электромотор стремится повернуть карданное кольцо гироскопа в другом направлении. В зависимости от направления прилагаемого момента от мотора гироскоп будет прецессировать в том или другом направлении. Понятно, что для сохранения горизонтального положения оси гироскопа момент от электромотора должен вызывать прецессию гироскопа в направлении, обратном прецессии от первоначального момента, созданного стабилизируемой деталью прицела. Включение 'электромагнитов происходит при помощи специально установленных контактов. На корпусе гироскопа установлен контакт, присоединенный к источнику тока, а на внешнем кольце карданной подвески установлены четыре контакта, соединенные с электромагнитами. Верхние контакты присоединены к электромагниту 6, а нижние — к электромагниту 9. При отклонении гироскопа из нейтрального положения на 1° контакт корпуса гироскопа замкнется с одним из средних контактов внешнего кольца карданной подвески, а при отклонении гироскопа на 3° замыкается один из крайних контактов. В результате замыкания контактов соответствующий магнит с определенной силой прижмет диск к шестерне, нагрузив гироскоп внешним моментом, вызывающим прецессию в сторону, обратную отклонению оси гироскопа. Для того чтобы при большем отклонении оси гироскопа быстрее ее возвратить в исходное положение, нужно приложить больший момент от электромотора. Сила, с которой электромагнит прижимает фрикционный диск к шестерне, зависит от напряжения, поэтому крайние контакты соединены с напряжением большим, чем средние контакты. На рисунке показана цепь, связанная со средними контактами. В положении, изображенном на рисунке, контакт гироскопа замыкает нижний контакт, и вследствие этого включен электромагнит 9, прижимающий диск 5. Создаваемый момент заставит гироскоп возвратиться в горизонтальное положение. Аналогично цепь с большим напряжением соединена с крайними контактами. При помощи разобранного устройства гироскоп надежно обеспечивает нужную стабилизацию. И» 211 Большое применение гироскопы имеют в автопилотах. Для выполнения боковой наводки в автопилоте имеется курсовой гироскоп. Этот гироскоп обеспечивает полет по заданному курсу и может быть использован для выполнения точных разворотов самолета. Принцип работы курсового гироскопа следующий. С ротором гироскопа, сохраняющим определенное положение в пространстве, связаны щетки потенциометров. На корпусе гироскопа установлены потенциометры. В исходном положении щетки находятся в нейтральном положении. Если самолет изменит курс, то потенциометры повернутся вместе с самолетом, а щетки останутся в том же положении в пространстве, в каком они были до разворота самолета. В результате этого щетки отклонятся от нейтрального положения. Другой потенциометр включен в ту же электрическую схему, и его щетка связана с соответствующей рулевой машинкой. Рулевая машинка (электромотор) является силовым приводом соответствующего руля самолета. Электрическая схема представляет собой мостик Уитстона, плечами которого являются потенциометры руля самолета и гироскопа. При нарушении нейтрального положения с одной из диагоналей мостика поступает сигнал на усилитель, с которого ток поступает на рулевую машинку. Если сдвинуть щетки на потенциометре, то самолет будет совершать разворот до тех пор, пока не наступит нейтральное положение. Таким образом будут обеспечены более точные развороты самолета и выдерживание заданного курса, что является необходимым условием для правильного выхода на цель. ГЛАВА СЕДЬМАЯ БОКОВАЯ НАВОДКА Как было указано в главе I книги, прицеливание при бомбометании с горизонтального полета требует решения двух задач. Придание правильного движения самолету относительно цели является первой задачей прицеливания и называется боковой наводкой или прицеливанием по направлению. Задача боковой наводки состоит в том, чтобы самолет направить на цель так, чтобы при данных условиях бомбометания (при заходе с определенного направления) линия пути самолета проходила с наветренной стороны от цели на расстоянии бокового смещения бомбы д (рис. 190). Для этого необходимо Рже. 190/Движение самолета при бомбометании 213 подобрать соответствующий курс самолета. Угол сноса на этом курсе равен боевому углу разворота прицела БУРП. Боковая наводка является наиболее сложной работой при выполнении бомбометания, и от качества выполнения ее будет в значительной степени зависеть и результат бомбометания. Боковая наводка может быть выполнена различными способами. При векторных способах предварительно устанавливают вектор ветра и из построенного треугольника скоростей получают угол сноса; при других способах штурман, наблюдая за движением цели относительно самолета, разворотами самолета постепенно подбирает необходимый угол сноса. Так как смещение бомбы в современных прицелах учитывается наклоном плоскости визирования при помощи специальных механизмов1 или предварительным наклоном прицела на угол смещения, то для лучшего уяснения способов боковой наводки будем считать, что смещение учтено. 1. ВЕКТОРНЫЕ СПОСОБЫ БОКОВОЙ НАВОДКИ При выводе самолета на цель при векторных способах боковой наводки определяется предварительно вектор ветра, а затем в зависимости от примененного способа определения вект ра ветра выполняют дальнейшую работу. Аэронавигационный способ. Если по карте выбрано направление подхода к цели заранее, то для этого направления находят курс самолета и угол сноса еще до подхода к цели. Определив предварительно ветер, пользуясь ветрочетом, находят боевой курс и угол сноса для выбранного направления боевого пути. Последовательность работы при аэронавигационном способе следующая: 1. Выбирают ориентир на карте для намеченного направления подхода к цели. 2. При следовании к цели определяют ветер (для большей точности выхода на цель ветер определяют в районе, расположенном вблизи цели). 3. По ветрочету определяют курс самолета К, БУРП и величину путевой скорости W для намеченного боевого пути. 4. Штурман, выполнив указанную работу, передает рассчитанный курс летчику (курс передает с учетом девиации компаса. 5. При подходе к предварительно намеченному ориентиру, развернув самолет, направляют его по рассчитанному курсу, а курсовую черту поворачивают на вычисленный БУРП. 1 Успойство механизмоз наклона пчоскосги визирования будет разобрано в главе IX. 214 Если все вычисления сделаны точно и разворот самолета над ориентиром выполнен правильно, то цель должна перемещаться параллельно курсовой черте прицела. В случае небольшого отхода цели от курсовой черты производят довороты самолета. Основной недостаток разобранного метода заключается в том, что при подходе к цели условия могут измениться и не соответствовать расчетным, тогда пользоваться полученными значениями курса и БУРП нельзя. Поэтому обычно, кроме основного направления, выбирают еще дополнительные направления. Для этих направлений тоже вычисляют в воздухе курсы самолета и соответствующие значения БУРП. При наличии у штурмана специального счетного прибора, дающего новое значение БУРП автоматически при изменении установки курса на этом приборе, отпадает необходимость предварительно рассчитывать значения БУРП для различных курсов. Ветер в этом приборе должен быть установлен предварительно. Векторный способ при стабилизированном векторе ветра. При выходе на цель с любого направления можно получать угол сноса, если стабилизировать относительно земли вектор скорости ветра. Для выхода на цель по этому методу надо иметь специальный механизм, состоящий из линбек, выражающих в определенном масштабе векторы скоростей: воздушной скорости, скорости ветра и путевой скорости, т. е. прицел векторного типа, у которого линейка, соответствующая вектору ветра, стабилизирована1. Если длины линеек сделать пропорциональными истинным значениям скоростей V и U и направление их совпадающим с действительным направлением этих скоростей, то линейка путевой скорости будет тоже соответствовать действительному вектору путевой скорости самолета, а угол между этой линейкой и линейкой воздушной скорости будет равен по величине углу сноса. Если линейку вектора ветра стабилизировать по направлению, а линейку вектора воздушной скорости установить так, чтобы она совпадала с направлением продольной оси самолета (которую считают .совпадающей с направлением воздушной скорости), то при развороте самолета линейка путевой скорости будэт поворачиваться и угол между ней и линейкой воздушной скорости будет равен углу сноса для нового курса. Для выполнения боковой наводки этот треугольник скоростей со стабилизированной линейкой вектора ветра можно использовать следующим образом. В исходном положении / (рис. 191) линейку путевой скорости направляют на цель, тогда линейка воздушной скорости отклонится от действительного 1 Стабилизация векторов была разобрана в главе VI. 215 направления воздушной скорости на угол 5lt Величина этого угла будет передана при помощи синхронной передачи на курсоуказатель летчика. Стрелка отклонится на угол, поопоо-циональный углу 8j. F о о Рис. 191. Векторный метод выхода на цель Если производить разворот самолета и линейку путевой скорости удерживать на цели (так как линейка вектора ветра стабилизирована), то линейка воздушной скорости будет несколько поворачиваться. Угол между линейкой вектора воздушной скорости и новым положением действительного вектора воздушной скорости самолета станет равным 82, который меньше угла 8Ь как показано в положении 2. Стрелка на курсоуказателе приблизится к нулю. При дальнейшем развороте самолета, с одновременным сохранением направления линейки путевой скорости на цель, в определенный момент (положение 3) линейка воздушной скорости совпадет с направлением вектора воздушной скорости. Угол 8 станет равным нулю, и, следовательно, стрелка курсо-указателя тоже будет на нуле. С этого момента самолет должен сохранять прямолинейный курс, так как выход на цель выполнен. Последовательность работы при этом методе следующая: 1. Как можно ближе к цели определить ветер. Установить его на прицеле и стабилизировать. 2. При подходе к цели направить линейку путевой скорости на цель. При этом угол между осью самолета и положением линейки воздушной скорости передается на курсоуказатель летчика. 3. Летчик разворачивает самолет, а штурман все время удерживает линейку путевой скорости на цели. 4. С того момента, когда стрелка курсоуказателя встанет на нуль, летчик ведет самолет с неизменным курсом. 216 5. Если цель отходит от линии визирования (линейки путевой скорости), то штурман совмещает линейку путевой скорости с целью и этим через курсоуказатель передает летчику угол необходимого доворота. Летчик доворачивает самолет. Векторный метод требует точного определения ветра. Ошибки1 в определении ветра являются принципиальными ошибками векторного способа. Ошибки от неточного измерения и передачи летчику угла разворота самолета в основном зависят от качества визирования. Необходимо, чтобы плоскость треугольника скоростей была горизонтальна и стабилизирована. Требуется довольно сложная конструкция для стабилизации вектора ветра и вертикали. При наличии стабилизации выход на цель по этому методу простой и удобный. Особенно большие преимущества этого метода при выходе на движущуюся цель. • 2. БОКОВАЯ НАВОДКА ПО ПРОМЕРУ УГЛА СНОСА Этот метод заключается в ряде последовательных доворото» самолета на цель с последующим использованием промеряемых в это время углов сноса. При этом методе предварительно-определять ветер и БУРП не нужно. Выполнение боковой наводки этим методом разберем последовательно, пользуясь рис. 192. Самолет находится в точке / и идет с определенным курсом.. На этом курсе штурман разворачивает курсовую черту прицела по направлению движения относительно земли 1, т. е. поворачивает прицел на угол сноса at (курсовая черта на рисунке показана стрелкой). При помощи сигнализации, курсоуказателя* или специального механизма боковой наводки 2 штурман указывает летчику необходимый разворот, добиваясь совмещения курсовой черты с целью. Положение самолета в точке 2 на рисунке соответствует концу первого разворота. Курсовая черта прицела при выполнении разворота относительно самолета не поворачивается. На рисунке видно, что-в этой точке курсовая черта прицела направлена на цель. Так как на новом курсе угол сноса будет другой, чем тот, который был измерен до разворота, то, следовательно, самолет после разворота не будет еще правильно перемещаться относительна цели, и его будет сносить. На этом курсе штурман разворачивает прицел на угол сноса,, а затем летчик производит доворот самолета, как и в первом случае, до тех пор, пока курсовая черта прицела не совпадет 1 Обычно говорят: .по бегу земных предметов". 3 Механизмы и приборы, применяемые при выполнении боковой наводки,, будут разобраны в главе IX. 217 >о Цель Коней, азворота с целью. Повторяя несколько раз (обычно до трех) такие до-©ороты, будет подобран правильный БУРП, и боковая наводка *будет выполнена. На данном рисунке показано, что уже после второго доворота в точке В самолет идет правильно на цель. Этот метод удобнее осуществлять прицелом, дающим возможность визировать по вертикали (не нарушая установок) для более точного определения угла сноса. Последовательность работы экипажа при выполнении боковой наводки по промеру угла сноса следующая: 1. При подходе к цели, по команде штурмана, летчик разворачивает самолет до тех пор, пока плоскость курса не пройдет через цель (для ускорения выхода плоскость курса лучше немного сместить в наветренную сторону). 2. Штурман разворачивает прицел на угол сноса. В это время летчик выдерживает постоянный режим горизонтального полета. 3. После про мера сноса до т*и??ьначало штурман командует летчику: fyib разворота „Разворот", пользуясь сигна- лизатором или курсоуказате-лем; при развороте прицел не поворачивает. Конец разворота должен быть при совмещении курсовой черты с целью. 4. После разворота штурман снова поворачивает прицел на угол сноса (уже на новом курсе), а летчик выдерживает постоянный режим горизонтального полета самолета. Затем аналогично п. 3 выполняется разворот самолета. Такие довороты выполняются до тех пор, пока цель не будет сходить с курсовой черты. Принципиальная ошибка, возникающая вследствие разности углов сноса до разворота и после разворота, зависит главным образом от отношения величины воздушной скорости к ско-»• ' * 218 Начало разворота \ Вторичный промер сноссц \ Конец разворота \ Промер сноса 1 ---^L* ^Р* Исходное *Ь положение Рис. 192. Выход на цель методом промера угла сноса V рости ветра --j и от угла ветра е. Надо учесть, что при выходе на движущуюся цель труднее замерить угол сноса, и отношение воздушной скорости самолета к геометрической сумме векторов скорости ветра и скорости цели может быть меньше. Вследствие этих причин применять этот метод для выхода на движущуюся цель нецелесообразно. Как показывает анализ, ошибки сильно растут при е>90°, поэтому и рекомендуется сразу плоскость курса несколько сместить в наветренную сторону. Кроме того, на точность выхода на цель влияет точность определения угла сноса, которая зависит, в свою очередь, от ряда причин. Основными причинами являются качество визирной системы прицела, рыскание самолета и качество работы экипажа. Точное измерение угла сноса, особенно на больших высотах, без стабилизации курсовой черты от поперечных колебаний выполнить нельзя. Для точного выполнения разворотов самолета целесообразно развороты выполнять, пользуясь гиро-стабилизатором направления. Таким образом, для повышения точности выхода на цель по промеру угла сноса необходимы ^стабилизация курсовой черты и стабилизатор направления. 3. МЕТОД КРАТНЫХ УГЛОВ Этот метод тоже дает возможность правильно подобрать БУРП и выйти на цель без предварительного определения ветра и БУРП, но не требует замеров угла сноса. При этом методе необходимо ось самолета направить на цель, как показано на рис. 193, в точке А. Под влиянием ветра самолет будет пере- —,—• —.-,--,.-_ .| Рие. 193. Определение кратности мещаться по направлению путевой скорости, и через некоторое время t окажется в точке С. Курсовая черта за это время отойдет от цели на расстояние d, и если ее развернуть на цель, то она повернется на угол ф. Для того чтобы самолет прошел 219 правильно относительно цели, необходимо его развернуть в сторону, противоположную направлению ветра. Если его развернуты на угол ф, то под влиянием ветра его снова снесет от цели, поэтому разворот нужно произвести на угол больший, чем угол ф. Самолет должен перемещаться по линии CD, а продольная ось его должна быть отклонена от этого направления на величину БУРП. Таким образом, в точке С самолет надо повернуть на угол Д/0 который является изменением курса. • Отношение угла Д/С к углу ф называется кратностью К: АГ=^ * ' Величина К зависит от конкретных .условий при выполнении боковой наводки. Найдем зависимость К от всех влияющих на его величину факторов: расстояния самолета от цели D, воздушной скорости самолета V и времени полета t от точки А до точки С. Отложим на линию AD отрезок АВ, равный W, и из точки В сделаем засечку на продолжении линии DC, равную W, получим точку Е. Полученный треугольник ВЕС будет являться треугольником скоростей самолета в масштабе t и угол ВЕС будет точно равен БУРП. Из треугольника BED на основании теоремы синусов (отношение синусов углов треугольника равно отношению его противоположных сторон) получим _sin?BED = BDm sm^BDE ~~ BE* заменяя BD и БЕ их значениями BD — D — W, BE = Vt, получим 8шБУРП_ D—Vt 8!пф ~~ Vt ' Для приближенного вывода зависимости, на основании того, что углы БУРП и ф небольшие, можно заменить отношение синусов углов отношением этих углов БУРП _ D - W ф ~ W ' Так как БУРП = Д/С— ф, то преобразуя, получим 220 А/С— ф D—V/ *^-"' ———————— * ф ~ Vt ' ^ icrA-_i Т vt l> или ±к ~ Л Ф ~ Vt ' Учитывая, что -т- « /С, окончательно получим **.?. Л w • Из выведенной формулы видно, что чем больше расстояние самолета до цели D и чем меньше Vt, тем больше должна быть величина кратности /С. Для точного выполнения боковой наводки величину К нужно выбирать в зависимости от конкретных условий. Учитывая относ бомбы и участок пути, необходимый для выполнения боковой наводки, дистанцию до цели приходится брать довольно большую. Время t должно быть небольшим для того, чтобы не дать возможности артиллерии противника вести прицельный огонь. Для более точного выполнения боковой наводки по методу кратных углов нужно иметь механизм, определяющий К в зависимости от указанных условий. При работе с прицелами, не имеющими специальных механизмов, вместо того чтобы определять <]> по засечке времени t, более удобно определять ф по пролету определенной базы, а величину А/С брать постоянной в зависимости от этой базы. Из рис. 194 следует, что когда самолет находится в точке Л, то цель видна под углом р0> а когда самолет придет в точку С, то цель будет видна под углом pt. Таким образом, за t секунд угол визирования изменится на величину Ар, которая равна разности углов р! и р0: Ap = Po-Pi. •^ Исходя из этого условия, можно производить замер величины А/С по пролету базы, соответствующей изменению угла визирования на величину Ар. За время пролета этой базы вследствие бокового ветра цель смещается с продольной курсовой черты и пересекает поперечную черту сетки прицела на отсчете, соответствующем углу JA. Определим из чертежа величины D и W, которые, как было выведено раньше, дают значение кратности. \ /) = //.tgj30 и ^ = л151=л1о1—ЯА- BiDi можно принять равным CtO, и тогда ЯА-tf-tgPi и, следовательно, ^«//(tgpo-tgpO. 221 /X Цель * \ /•/ / /у / У "/'Г/. * •*. * '/л '. f' : * Где. 194.. Замер кратности по угловой базе Подставляя найденные значения D и Vt в формулу _Р W дк--^Ф, случим ду_ -Ц-frPo ...__ ^Ро л, 44/4 — " / + - о *- а * Т to и _ *р 8. • * //CtgPe-tgp-) tg Ро ~ tg Pi Заменим в этом выражении угол ф углом j*, который можно измерять прицелом. Из треугольника OCDl OD1 = OC4g[i., а из треугольника OCQ ОС== я COspj ' Подставляя значение ОС в предыдущее выражение, получим OD1 = н cos р! 'tgl*. Найдем теперь OD^ из треугольника OC^D^ ОД = OQtg ф, а так как ОС, -= //'tgpi, то > OA«//-tgp,.tjrt- 222 ч Теперь можно приравнять оба значения величины ODlt полученные из разных треугольников: я COS0! Сокращаем на Н и находим tg<]>: tg1» = tgH-^tf-lgj-j-tg^. tgt* cos px. tg p- Так как углы ф и у малы, то можно заменить значения тангенсов этих углов углами и, преобразуя правую часть, получим ^ Ф = sin PJ Подставляем полученное значение угла ф в формулу для А/С: А/Г :--= tg № (tg ft, - tg p.) sin p- r- Множитель перед р и есть фактически величина кратности К при этом методе выполнения боковой наводки. Этот коэфициент в основном зависит от величины др, т. е. от величины угловой базы. На практике для определенных значений Др принимают постоянную кратность К. Последовательность работы при выполнении боковой наводки методом кратных углов следующая: 1. При подходе к цели штурман устанавливает угол визирования больше предполагаемого значения угла прицеливания для данных условий бомбометания на 20—25°. Курсовую черту прицела устанавливает по продольной оси самолета. По команде штурмана летчик разворачивает самолет так, чтобы плоскость курса проходила через цель. На рис. 195 этому соответствует положение самолета в точке /. >Цель & Конец разворот» у . \ \\\ \ \j?JP Начало \ ,\ JV разворота \ \\ п ^кф\ \ &|г Конец \1 ^\- разворот® 2\/ *\ Начало разворота ' Исходное положение I Рис. 196. Выход на пель" методом? кратных углов 223- 2. Штурман совмещает цель на курсовой черте с принятым значением др (эта величина отсчитывается ог центра сетки по делениям на курсовой черте)1, а летчик выдерживает постоянный режим полета. Штурман курсовую черту прицела не разворачивает. 3. При пересечении .целью поперечной черты сетки прицела штурман, отсчитав это значение по делениям поперечной черты, умножает на принятое для этой базы постоянное значение кратности К и командует летчику разворот на полученное значение А/С 4. На рисунке в точке 2 показано начало разворота самолета, а в точке 3 — конец разворота. После выполнения разворота летчик снова выдерживает постоянный режим полета, -а штурман совмещает курсовую черту прицела с целью. Если цель не сходит с курсовой черты, то боковая наводка выполнена. В том случае, если цель сходит с курсовой черты, замеряет новый угол <]>! (положение в точке 4) и, умножив его на величину К (которую теперь берет меньшей), подает команду развернуть самолет на полученный угол. В точке 5 на рисунке показан конец разворота самолета. Штурман снова разворачивает курсовую черту прицела на цель л если цель не сходит с нее, то боковая наводка закончена, и угол между ссью самолета и направлением курсовой черты равен БУРП. Точность выхода на цель при помощи метода кратных углов зависит от многих причин. Основные ошибки, влияющие на точность выполнения боковой наводки, следующие: ошибка от упрощений в выборе величины К, т. е. принятая величина К не соответствует действительным условиям выполнения боковой яаводки; ошибка от несовпадения плоскости курса самолета с целью в начальный момент выхода на цель; ошибка от неточности измерения угла р-. Точность измерения угла ^ зависит от качества визирной системы, особенно от стабилизации курсовой черты. Точность определения {А особенно важна, так как замеренная величина р умножается на величину кратности К. По сравнению с выходом на цель по промеру углов сноса данный метод боковой наводки имеет преимущества. Он одинаково применим для неподвижной цели и подвижной. Визирование при выходе на цель методом кратных углов все время производится по самой цели, и она все время в поле зрения. Основной недостаток по сравнению с методом промера угла •сноса тот, что ошибки из-за неправильного определения изменения курса могут привести к большим ошибкам в выполнении боковой наводки. 1 Обычно А? берут равным 7 или 10°. 224 4. СИНХРОННЫЙ МЕТОД БОКОВОЙ НАВОДКИ (Цель К Конец разворота Если при наличии бокового ветра производить разворот самолета с постоянной угловой скоростью, то траекторией его движения будет некоторая кривая, а путевая скорость является касательной к этой траектории. В тот момент, когда путевая сЯ^рость окажется направленной на цель, нужно прекратить разворот, и боко-ваялаводка будет выполнена. Если измерять угол между направлением на цель в исходном положении (рис. 196) и ,/в каждый момент времени 'движения самолета по кривой, то угол ф будет изменяться. Максимальное значение угла ф будет соответствовать моменту выхода на цель, т. е. с этой точки необходимо повести самолет по прямой. Для выполнения боковой наводки по синхронному методу надо иметь линейку, стабилизированную в пространстве. В исходном положении эта линейка, обозначенная на рисунке через /С, должна совпадать с курсовой чертой прицела, обозначенной через /?. В этом положений курсовая черта, линейка и плоскость курса самолета должны быть направлены на цель. Если курсовую черту прицела все время совмещать с целью, то угол между этой линейкой и стабилизированной линейкой будет равен углу ф. Последовательность работы при выполнении боковой наводки по замеру угла ф следующая: 1. В исходном положении плоскость курса самолета направляют на цель. Плоскость линейки R и курсовая черта должны быть совмещены с этой плоскостью. 2. При развороте самолета штурман удерживает курсовую черту на цели. Летчику передается изменяющаяся величина угла ф. 3. В тот момент, когда угол ф достигает наибольшей величины, а угловая скорость поворота курсовой черты становится 15-370 . 225 4' Исходное положение Рис. 196. Выход на цель синхронным методом равной нулю, летчик прекращает разворот самолета, и самолет выведен на цель. Этот метод требует точного стабилизатора направления и стабилизатора луча визирования. Эти стабилизаторы должны точно работать при наличии ускорений, развивающихся на вираже. Достаточно точное и быстрое выполнение выхода на цель по этому методу возможно при полной автоматизации управления самолетом. Это достигается при помощи специального механизма боковой наводки, связанного с автопилотом. Управляет самолетом в этом случае штурман. Боковая наводка выполняется одновременным накладыванием курсовой черты на цель и управлением разворота самолета при помощи автопилота. Синхронный метод имеет ряд преимуществ перед другими методами. А именно: время для выполнения боковой наводки меньше, чем при выходе на цель по промеру угла сноса и методу кратных углов, и не нужно предварительно замерять ветер, как при векторном методе. Как видно из разобранных методов выполнения боковой наводки, существуют два принципиально отличных приема прицеливания по направлению: доворот самолета в сторону сползания цели (способы последовательных доворотов) и совмещение построенного в прицеле треугольника скоростей с действительным перемещением самолета относительно цели (векторные способы). Так как вектор ветра, определенный до подхода к цели, иногда успевает значительно измениться к моменту прицеливания, то в этом случае векторные способы боковой наводки менее точны, чем способы последовательных доворотов, поэтому на практике иногда применяют смешанный способ выполнения боковой наводки. Этот способ заключается в том, что первый грубый доворот делают векторным способом и в дальнейшем делают довороты, наблюдая относительное движение цели. Точное прицеливание по направлению полета возможно только тогда, когда самолет снабжен, органами управления, позволяющими точно разворачивать его на малые углы. Это условие является одним из основных требований к современным бомбардировщикам. Применение соответствующих методов выхода на цель зависит от конструкции имеющихся прицелов и оборудования. В ряде прицелов, используются специальные механизмы и приборы для выполнения боковой" наводки. Принцип работы и устройства их будет разобран в главе IX. ГЛАВА ВОСЬМАЯ s МЕТОДЫ ПРИЦЕЛИВАНИЯ ПО ДАЛЬНОСТИ Прицеливание по дальности сводится к правильному определению момента сбрасывания. Для определения момента сбрасывания нужно знать величину относа бомбы при данных условиях бомбометания, который, в свою очередь, зависит от путевой скорости самолета на боевом курсе, времени падения бомбы и величины отстава-, ния. Отставание бомбы обычно учитывается в конструкции прицела специальными механизмами, поэтому раньше рассмотрим различные методы прицеливания по дальности без учета отставания, а затем разберем, как учитывается отставание бомбы. Существуют различные методы прицеливания по дальности, основывающиеся на различных методах определения путевой скорости. Основными являются векторный, базисный и синхронный методы прицеливания по дальности. Кроме того, могут применяться различные способы определения момента сбрасывания: визуальный и синхронный. В некоторых редких случаях применяют временной способ определения момента сбрасывания. Перейдем к рассмотрению перечисленных методов прицеливания по дальности и принципов конструктивного осуществления этих методов. ч 1. ВЕКТОРНЫЙ МЕТОД При векторном методе заранее определяют величину и направление скорости ветра. По найденному вектору ветра и известному вектору воздушной скорости самолета можно определить вектор путевой скорости. Осуществляется это при помощи векторного треугольника скоростей. Этот треугольник устанавливается горизонтально. Для того чтобы векторный треугольник на прицеле был подобен действительному векторному треугольнику скоростей в пространстве, необходимо все векторы в прицеле устанавливать в определенном одинаковом масштабе. Направление векторов на прицеле должно быть параллельно направлению действительных векторов в пространстве. Масштаб т должен переводить скорости в линейные величины. При этом условии вектор воздушной скорости на прицеле У1 • 15* 227, будет равен действительной величине воздушной скорости V, умноженной на масштаб: V1 = V-m. Другие векторы на прицеле тоже будут равны значениям действительных векторов скоростей, умноженным на этот масштаб: U^U-m; W^W-m, где О— вектор скорости ветра; ил — вектор скорости ветра на прицеле; W— вектор путевой скорости; Wt — вектор путевой скорости на прицеле. Масштабы выбирают, исходя из условий необходимой точности и габаритов механизмов прицела. Так, например, если мм Ш e l ~1фё~к* Т0 ПРИ V=== 15° м/сек Vl =-= V- т == 150 MJсек • 1 -^-- =Г150 мм. MI сек *• Конструктивно треугольник скоростей может быть осуществлен в виде шарнирного треугольника, принципиальная схема которого была разобрана в главе III (см. рис. 106). Линейка вектора ветра должна устанавливаться по направлению ветра в пространстве и стабилизироваться, а линейка вектора воздушной скорости должна совпадать с направлением воздушной скорости. При этих условиях линейка путевой скорости будет направлена по направлению пути самолета. Для определения момента сбрасывания необходимо осуществить прицельную схему так, чтобы она была подобна действительной схеме при бомбометании1. На рис. 197 показан горизонтальный векторный Рис. 197. Прицельная пирамида треугольник скоростей ОАВ. Точка С отстоит по вертикали от треугольника скоростей на расстоянии И^ Величина Н^ может изменяться, так как в конструкции предусмотрена возможность сдвига точки С, " _____________ ~ ' ч 1 Как было указано раньше, определение моменга сбрасывания разбираем без учета отставания. 228 Линия визирования оптической систвхмы параллельна линии, проходящей через точки С и В, поэтому для анализа прицельной схемы можно линию СВ считать за линию визирования, а точки С и В — за мушки. Рассмотрим, каким должно быть расстояние //-, чтобы конец линии визирования отстоял от вертикали на расстоянии WT. Из подобия треугольников СОА и СО' А' получаем /-•i_ Vi н ~~ VT ' Заменяем значение: V, = Vm; /A Vm Н VT Сокращая на величину V, получаем J1±~-IL н ~ Т ' Следовательно, величина Н^ равна н_ т н — н t~J1 — -р tTl, jj Величина -у есть средняя вертикальная скорость падения бомбы; поэтому мушку С надо сдвинуть на величину ^ср, выраженную в том же масштабе. Например, для высоты полета //=3000 м при в = 20,5 сек. и . V = 360 км/час Т= 25,4 сек. и г>ср = —• = 118 м/сен, Н, — vc? m = \ 18 м/сек - \ •—— -= 118 мм. Таким образом, если установить все векторы скоростей в определенном масштабе и выдержать их действительное направление, то построенная линия визирования даст возможность определить момент сбрасывания. После того как выполнена боковая наводка и самолет идет правильно на цель, цель должна перемещаться в плоскости визирования прицела. При приходе цели в точку В' нужно произвести сбрасывание бомб. При векторном методе прицеливания по дальности момент сбрасывания определяется визуально, а линия прицеливания строится при помощи векторовприцела1. 1 Как мы в дальнейшем увидим, отставание и смещение учитываются тоже ири помощи устанавливаемого вектора средней скорости отставания. 229 В некоторых случаях вектор путевой скорости определяется при помощи векторного треугольника скоростей, но линия прицеливания не строится при помощи векторной пирамиды. В этом случае при помощи других механизмов, в которые поступает величина путевой скорости, угол прицеливания строится механизмами или устанавливается по специальной шкале. Векторный метод имеет основные преимущества в том, что при стабилизированном векторе ветра векторный треугольник, лежащий в основании векторной пирамиды, при изменении курса автоматически перестраивается, и поэтому вся прицельная пирамида на прицеле все время подобна прицельной пирамиде в пространстве. Если в векторном треугольнике установить, кроме указанных векторов, еще и вектор скорости ц^ли и после установки его параллельно действительному вектору скорости цели — стабилизировать, то векторная пирамида будет давать возможность правильно определять момент сбрасывания и по движущейся цели. Точность векторного метода прицеливания по дальности в основном зависит от точности определения ветра. 2. БАЗИСНЫЕ МЕТОДЫ Базисные методы прицеливания по дальности основываются на определении путевой скорости самолета по времени пролета определенной базы на боевом курсе или на предварительном курсе, параллельном боевому. База — расстояние, проходимое самолетом во время определения путевой скорости или определения угла прицеливания. Разберем различные базисные методы, которые применяются в прицелах. В некоторых случаях этими методами определяется только путевая скорость или угол прицеливания, а в других — сразу момент сбрасывания. Когда по базисному методу определяется только путевая скорость, сбрасывание производится по углу прицеливания, который строится или рассчитывается по полученному значению путевой скорости. Путевая скорость может быть определена по времени пролета базы ?, пропорциональной высоте полета. База фиксируется углами визирования, а время пролета этой базы определяется по секундомеру. Из рис. 198 видно, что база равна разности расстояний от конца визирного луча до вертикали1: Б = с — Ь. Расстояния с и b можно выразить через высоту полета Н и углы визирования Pi и р2: <:=---Я. tgp,; ?=-=tf.tgp2; тогда -5~tf.tgp_-tf.tgpa —tf(tgp--tgp2). 1 Для удобства изложения условно считаем, что самолет находите! в одной точке, а ориентир движется к самолету. 230 Если включить секундомер, когда ориентир виден на линии визирования под углом рь и остановить секундомер, когда этот ориентир виден на линии визирования под углом р?, то пройденный путь за это время и будет представлять собой базу В Этот путь равен произведению путевой скорости W на время пролета t, т. е. ? = Ш, или W- JL t Подставляя значение Б, выраженное через высоту полета, получим W. н (tgPi-tgpa). Зная высоту полета, время пролета базы (по секундомеру) и углы pt и р2, можно вычислить значение путевой скорости. Для простоты расчета можно подобрать такие углы, чтобы значение tg Pi — tg Р2 было равно единице. Для этого уголр! можно взять равным 45°, а P2^=*0, потому что tg45°-=-l и tgO°--=0. При этом условии путевая скорость будет определяться делением высоты полета на время пролета базы: Рис. 198. Определение базы по разности двух отрезков пути w—Цг. Если угол Р! и тогда <26°30', а р2 = 0, то tg 26°30f — tg 0° «0,5, W. н 2-t ' В этом случае база равна только половине высоты. Эта база используется при больших высотах полета. Можно получить базу, равную половине высоты, и в том случае, если визирование производить так, как показано на рис. 199. Базу Б в этом случае нужно рассматривать как сумму расстояний а и Ь. Каждое из этих расстояний можно выразить через высоту полета Н: a—H-igfa- * = tt-tgp2; ?_a-f ^--//(tgpt+tgp,). 231 Если взять угол ^=-=13° и р2=-15°, то tgl3° = 0,231 и tg 15°— 0,268, и, следовательно, можно считать tgl3° + tgl5°«0,5, ?»0,5Я. тогда Разобранные методы определения W используются для вычисления угла прицеливания и установки его в простейших оптических прицелах. Определение угла прицеливания производится при помощи таблиц, линейки, ветрочета или номограмм. Обычно Рже. 189. Определение базы по сумме двух отрезков лтути Рис. 200. Зависимость угла визирования от высоты при постоянной базе сразу учитывается и отставание бомбы. Бомба сбрасывается в тот момент, когда цель придет на угол визирования, равный углу прицеливания1. Путевую скорость можно определять и по'пролету постоянной базы. При постоянной базе Б при различных высотах необходимо включать секундомер в тот момент, когда ориентир С виден под соответствующим данной высоте углом визирования (рис. 200). При высоте Н1 этот угол визирования рь при высоте //2 угол визирования (J2, ПРИ ^з — угол визирования рз и т. д. Зависимость углов визирования от высот в общем виде выражается так: «8Р-4- 1 Боевой курс должен быть таким же, каким был курс при определении W. 232 , Для каждого значения высоты должен быть соответствующий угол визирования: tgPi-^J tgp2-^; tgf^-^ит. д. Например, если ?=2000 м и //!---= 2 000 м, то 2000 2000 40 в --- = -. 200° --.-Т 1 1S Pi 9ППП * и, следовательно, &-450; •ели //2--=-4 000 JK, , й 2000 пг ^ ™ в -дао" "" и'5 и, следовательно, р2 -== 26С30' и т. д. Задаваясь последовательно значениями высоты, можно найти соответствующие значения углов визирования. Для удобства работы на шкале углов визирования против рассчитанных значений углов визирования надо нанести значения высот полета. Для базы Б=2 000 м на шкале углов визирования против значения ^ = 45° наносят 2000 м, против значения р2«---=26030' — 4000 м и т. д. Путевая скорость определяется' по формуле U7--?-. Так как в данном случае величина базы \Б постоянная, то no-значениям t, полученным с секундомера, сразу можно вычислить величину путевой скорости. Если база пройдена за 20 секунд, то, следовательно, W= 2Q -=100 м1 сен, или 360 км/'час. Если база пройдена за 10 секунд, то, следовательно, ^ = ^^------200 м/сек, или 720 км/час. Таким образом, против значений шкалы секундомера можно нанести соответствующие значения путевой скорости. Из всего изложенного следует, что если на шкале углов визирования нанесена шкала высот, а на секундомере нанесена шкала путевой скорости, то можно определить величину путевой скорости, не производя вычислений. Последовательность работы при определении путевой скорости следующая: 1. Установить угол визирования, пользуясь шкалой высот (устанавливают то значение высоты, которое равно истинной высоте полета). 2за 2. При приходе какого-либо ориентира на установленный угол визирования включить секундомер. 3. Установить угол визирования, равный 0°. При приходе этого же ориентира на вертикаль под самолетом (т. е. р —0°) остановить секундомер. Против стрелки секундомера по шкале прочесть значение путевой скорости. По времени пролета определенной базы можно получать не только значение путевой скорости, но и величину угла прицеливания. Если база взята от конца луча визирования до вертикали, то * о Б * с, WT fgP - = -,__ ИЛИ tgP- = * ft , П./1Н. -& j-------j_j Найдем связь между углом прицеливания <р и этим углом визирования р. Тангенс угла прицеливания без учета отставания, как известно, выражен следующей формулой: , wt tg > Если угол визирования выразить через величину времени падения бомбы Т, то tg р = j, > где К — постоянная величина, выбираемая при расчете. Тогда, подставляя значение tg^ в предыдущую формулу, получим tg-.-2L.JL.... Л 1&? у t t • Таким образом, угол прицеливания выражен через величину времени пролета базы. Для того ч*тобы можно было получать угол прицеливания сразу по времени пролета базы, угол визирования надо устанавливать по величине времени падения бомбы 7. Как известно, Т при изменении .воздушной скорости изменяется очень мало, поэтому шкалу установки угла визирования надо рассчитать для разных значений Я и О и для среднего .значения V и только в этом случае можно разметить шкалу на секундомере сразу в значениях угла прицеливания. Для выбранного значения в и V задаются значениями Н и находят в балисти-ческих таблицах значения Т, затем для выбранного значения К определяют tgfl и величину р. Например, для 360 км/час ,234 20,5 сек. и // = 2000 м, время падения 7^== 20,6 сек. Если /С ==20, тогда *еР—:^б--°'972 и Р-44°- Для тех же условий при Я =-3000 м,—7=25,4 сек. ^Р — "Щ-в°»780 и ? = 38Э. Таким образом, можно произвести расчет шкалы для всего диапазона Н при определенном ©, а затем для другого значения О. Шкала размечается в значениях высот и вследствие этого при установке высоты устанавливается нужный угол визирования. Для расчета шкалы углов прицеливания нужно делить это же значение К на время пролета базы t. Задаваясь различными значениями t, можно определить величину угла <р- Например, для ? — 20 сек. 20_ ~2Q для t =30 сек. tg? = w=::=1> ? = 45°; оп tg? —ж = 0,667, ср = 34° и т. д. ои #< При таком расчете шкал при замере времени пролета базы сразу получаем величину угла прицеливания, но без учета отставания. Если сразу расчет шкалы ср сделать с учетом отставания, то расчет шкалы для установки угла визирования будет значительно сложнее. В этом случае , WT — Д tg? = Н ' поэтому отношение тангенсов угла прицеливания и угла визирования будет следующее: tea WT— Л . WT-A . 0 Ь Т __ -------------------. 4р. (ft ---- ---------------------- . (СГ В > 1& Т 117/ 1Д Г* tgp Wt ' &т Wt Как было доказано в предыдущем расчете, необходимо получить угол прицеливания зависящим только от t и постоянной величины /С, т. е. tg2, получим ?,-WT Б, WT. Таким образом, чтобы получить угол прицеливания, после замера времени пролета базы надо установить подвижной визир на расстоянии Ь. Базу а можно брать произвольно. Конструктивно этот метод может быть осуществлен следующим образом. Базу Б1 берут пропорциональной средней вертикальной скорости падения бомбы-у-; тогда Б^К н я, следовательно, CL = K^fr t где h и К — постоянные величины. Поэтому на линейке jR нужно нанести только одну шкалу со значениями, обратно пропорциональными времени падения бомбы. Оцифровка делений шкал дается в значениях Т. Работа сводится к следующему: 1. Визир на линейке R устанавливается на значение Т (рис. 202) в зависимости от высоты полета Н и характеристического времени падения бомбы О. 2. Когда какой-либо ориентир приходит на линию визирования в точке Л, JL т Рис. 202. Установка визира для определения момента сбрасывания включают секундомер и останавливают его, когда этог ориентир приходит на вертикаль OD. 3. Визир на линейке ft ставят на значение t, равное полученному на секундомере. Линия визирования ОВ будет являться 237 линией прицеливания для данных условий бомбометания (без учета отставания). Момент сбрасывания определяется визуально по приходе цели в точку В. Если коэфициент К взять равным времени падения бомбы для определенных условий бомбометания, то тогда будут две шкалы. Одна шкала, по которой устанавливают базу а, должна быть оцифрована в значениях высоты полета. Другая шкала, по которой устанавливают визир после пролета базы, должна быть оцифрована в значениях времени t. При таких шкалах балистические таблицы не нужны, но-с таким прицелом можно работать только при тех условиях, на которые была рассчитана шкала Н. К Рис. 203. Определение угла прицеливания при помощи винта с разной резьбой Величину WT можно определить, непосредственно наблюдая перемещение самолета относительно земли в течение вре- т мени падения бомбы Т или некоторой части^Г, т. е. -^-, где^/С— определенная постоянная величина. В этом случае база определяется измерением перемещения самолета за заданное определенное время. Принципиальная схема прицела для решения этой задачи изображена на рис. 203. На винте R установлены две гайки / и 2. Та часть винта, на которой установлена гайка /» имеет правую резьбу, а другая часть винта, на которой установлена гайка 2, имеет левую резьбу. На обеих гайках имеются визиры. Шаг левой резьбы в К раз больше шага правой резьбы. При вращении винта гайки перемещаются навстречу одна другой, и скорость гайки 2 в К раз больше скорости гайки /. В исходном положении гайка 2 установлена на вертикали. Визирование производится через визир гайки /. В момент появления цели в точке А, которая является концом луча 238 ^ л У визирования ОД надо вращать винт в течение времени-^- так,, чтобы визирный луч все время накладывался на цель. Гайка 7 переместится в точку т, а гайка 2 в точку п. За это же время цель переместится в точку В и пройдет путь, равный произве- Т дению скорости W на время -^-: АВ= VT К ' • Расстояние, пройденное визиром 2, в К раз больше расстояния., пройденного визиром 7, поэтому и расстояние DBj во столько же раз больше расстояния АВ. Следовательно, DBi = WT. Таким образом, луч визирования OBi установится под углом у^ к вертикали и при приходе цели на этот угол, т. е. в точку Bit нужно произвести сбрасывание бомб. Порядок работы при бомбометании с прицелом, работающим на этом принципе, следующий: 1. Установить визиры / и 2 в исходное положение. 2. В момент появления цели на луче визирования ОА включить секундомер. т 3. По истечении времени ------ секунд снова совместить визир / с целью. Визир 2 при этом продвинется вперед и отметит угол прицеливания. 4. При приходе цели на этот угол сбросить бомбы. Положительным в этом принципе является то, что база, на которой фактически происходит определение путевой скорости, находится непосредственно на боевом пути, а угол прицеливания строится автоматически. Недостатком этого принципа является то, что величина /С, взятая постоянной, для больших Т высот даст очень большой промежуток времени--^-, а для малых высот это время может оказаться очень малым. Разберем способ определения момента сбрасывания по базе, зависящей от путевой скорости. Момент сбрасывания в этом случае определяется по совмещению двигающегося визирного луча с целью. Визирный луч должен перемещаться по определенному закону. Это перемещение осуществляется при помощи ходового винта, вращающегося с постоянной скоростью. Ходовой винт 1 установлен вертикально (рис. 204). На ходовом винте перемещается гайка 2 с визиром. Скорость перемещения гайки постоянная и равна г>0. Постоянство скорости перемещения гайки обеспечивается тем, что ходовой винт приводится во вращение часовым механизмом или электромотором с постоянным числом оборотов. Ходовой винт сдвигается от точки О на 239 •r- к-a-f я________SK . расстояние г (в .конструкции, кроме того, предусмотрен наклон ходового винта для учета отставания). Если сместить гайку в положение т, что соответствует расстоянию v^t (где t—время, в течение которого гайка прошла путь от J4 верхней точки/С до точки т), в * то линия визирования О А отметит на земле некоторое расстояние от точки А до вертикали. Это расстояние АО обозначим через л0. Задача заключается в том, чтобы осуществить два совмещения визирного луча с целью. Первое в точке А и второе в точке В, когда цель будет находиться как раз на расстоянии WT от вертикали.Промежуток времени между первой и второй встречей визирного луча с целью обозначим через tQ. Разберем, по какому закону перемещается визирный луч и какое необходимо обеспечить условие, чтобы второе совмещение визирного луча с целью определяло момент сбрасывания бомб. Из подобия треугольников ОАО и О Km имеем Рис. 204. Определение угла прицеливания при помощи вертикального винта АР ОК яодставив значения, получим *о откуда •*» OD Km Н vQt ' Хп ----- —' с-Н V0t Из полученной формулы видно, что расстояние от конца •визирного луча на земной поверхности до вертикали обратно пропорционально времени движения гайки на ходовом винте. На простом примере можно показать, как движется визирный луч по земле при равномерном движении гайки. Если Я =-3000 м, с*** 4 мм, г>0=-0,2 м.м\сек, a t брать через каждые 5 сек., т. е. ?-=-5; 10; 15; 20; 25 сек. и т. д., то через 5 сек. работы часового механизма (когда гайка перемещается из точки К в точку т) получим х* 4-3000 . 0,2-0 12000 м. 240 Последовательно подставляя различные значения t, найдем: Секунды Л0 В М 5 12000 10 6000 15 40СО 20 3000 25 2400 30 2000 Из этого примера видно, что средняя скорость движения конца визирного луча WQ в период с начала б-й по 1Ою секунду была ^0 = 12000-6000 =-1200 м1 сен. Так как после 5 сек. работы часового механизма конец визирного луча отстоял от вертикали самолета на расстоянии 12000 м, а после 10 сек. — на расстоянии 6000 м, то, следовательно, за эти 5 сек. конец визирного луча прошел расстояние, равное 12000—6000 = 6000 м; средняя скорость движения конца визирного луча на этом участке равна 1 200 м/сен. Вычисляя таким образом среднюю скорость для последующих участков, получим: TV7 6000—4000 „ПЛ , W1 =-----------------. 400 MfceK\ tt?o 4000-3000 200 м!сек\ W,— 3000—2400 120 м/сек; Wf 2400—2000 = 80 м/сек и т. д. На рис. 205 показано положение визирного луча в расчетные моменты времени. Если таким же образом вычислить скорость движения конца визирного луча по земной поверхности через каждую секунду, то оказывается, что она в каждую последующую секунду уменьшается. 16-370 241 На основе математического анализа формулы, а также приведенного выше примера можно сделать следующий вывод: скорость движения конца визирного луча по земной поверхности при его движении от горизонтального положения к вертикальному все время уменьшается. >"|*^'г*?^-Г св/( ^ -* — aw-J \ -2400-^ 9/7/V7 . »» oLtuU * / ппп 4UUU t WOO • --* 12000 Рис. 205. Характер движения конца визирного луча При равномерной скорости полета цель относительно самолета движется равномерно. Если визирный луч совместить с целью, когда скорость перемещения его конца больше скорости перемещения цели относительно самолета, то вначале визирный луч обгонит цель. Но так как скорость движения визирного луча будет все время уменьшаться, то в определенный момент цель снова нагонит визирный луч. Так, например, если скорость движения цели относительно самолета 480 км/час и если визирный луч совместить с целью в точке 3 (рис. 206), то через 5 сек. после этого луч придет в точку 4 (как было вычислено в предыдущем примере), а цель придет в точку 4', пройдя за 5 сек. около 667 м. Через 10 сек. после первого совмещения визирного луча и цели визирный луч придет в точку 5, а цель — в точку 5', и, наконец, через 15 сек. после первого совмещения визирный луч придет в точку 6, в которую придет также и цель, так как за 15 сек. она пройдет 2000 м. * Теперь рассмотрим, какое условие должен выполнять механизм, чтобы при вторичном совмещении визирного луча с целью угол визирования^был равен углу прицеливания. 242 Рис. 206. Характер движения визирного луча и цели Определим, чему должно быть равно tt чтобы было выполнено условие BD=~WT (см. рис. 204). Из подобия треугольников OBD и ОКт^ BD OD OK Kml ' или WT Н i? Щ (t + tQ) ' откуда c-H=*WT.vQ(t + tQ). Раньше из подобия треугольников ОАО и ОКт было получено * __ е-Н- - - х° щГ* или c-H = x^v^t. Так как левые части этих выражений равны, то должны быть равны и правые части: tFr^0(? + ?0)-==,vV. Подставляя значение xQ= W(T-\- tQ) и сокращая на W-v(), получим T(t + t0)=*f(T+t0). Раскрываем скобки: Tt + TtQ*=Tt+tt0; сокращаем на Tt и затем на ?0. Окончательно получим Следовательно, для совмещения цели с визирным лучом во второй раз на расстоянии WT от вертикали необходимо предварительно отработать часовым механизмом время t, равное времени падения бомбы Т, и при первом совмещении снова включить часовой механизм. Таким образом, выполнив это условие, надо при вторичном совмещении визирного луча с целью произвести сбрасывание бомб. 3. ВРЕМЕННОЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА СБРАСЫВАНИЯ В редких случаях момент сбрасывания определяют временным способом. На линейке R в этом случае имеется два визира, устанавливаемые в точках тип (рис. 207), Визиры устанавли- 16* 243 СП -•"• rr is ваются так, что отношение— = л, где К — определенная постоянная величина. Если через t обозначить время пролета базы АВ, то время пролета участка BD будет равно Kt. Сбрасывание бомб должно быть произведено в тот момент, когда цель придет в точку Bif т. е. чтобы время пролета от вертикали до К Рис. 207. Определение момента сбрасывания временным способом этой точки было равно времени падения бомбы Т. Приход цели в эту точку можно определить по выдержке времени т, необходимому для перемещения цели от точки В до точки В^ * t.= /tf — Т. Величина т определяется при помощи специального секундомера с прямым и обратным ходом. Прямой ход секундомера должен быть в К раз быстрее хода секундной стрелки нормального часового механизма. Обратный ход секундомера — нормальный. Порядок работы следующий: 1. В момент появления цели на визирном луче О А включить секундомер и в момент появления цели на луче 0В перевести секундомер на обратный ход. 2. Когда стрелка покажет, что прошло время Т, произвести сбрасывание бомб (для облегчения работы на'секундомере есть подвижной индекс, который можно устанавливать на время Т). В изложенном способе визирование производится непосредственно на цель, но принцип определения момента сбрасывания не визуальный, а временной. Конструктивно эту задачу можно решить так, что секундомер будет иметь прямой и обратный хода совершенно нормальные. Тогда надо иметь два параллель- 244 ных ходовых винта, соединенных цилиндрической передачей с передаточным числом 1/2. Вследствие этого гайка с визиром т отходит от вертикали на расстояние в два раза большее, чем гайка с визиром п. Следовательно, расстояние от вертикали до визира п равно расстоянию между визирами. При этом условии /С=1, поэтому прямой и обратный хода секундомера одинаковы. Порядок работы такой же, как был указан выше. 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛА ПРИЦЕЛИВАНИЯ НОМОГРАФИЧЕСКИМ СПОСОБОМ Как было указано, после определения каким-либо методом путевой скорости необходимо по полученной путевой скорости определить угол прицеливания. Определение угла" прицеливания расчетом при помощи линейки или комбинированного ветрочета в боевых условиях занимает много времени и, кроме того, не дает нужной точности. После вычислений угол прицеливания необходимо установить ка прицеле. Несколько быстрее угол прицеливания можно определить номографическим способом, т. е. пользуясь графиками. В главе III графические механизмы разбирались подробно. При помощи таких графиков можно определять угол прицеливания по найденной путевой скорости и соответствующим значениям высоты полета и характеристического времени падения бомбы. Наиболее целесообразным является использование такого механизма, который сразу дает возможность передать полученный угол прицеливания в соответствующий механизм прицела. Таким механизмом является график углов прицеливания в полярных координатах, потому что в этом случае угол прицеливания пропорционален углу поворота движка. Поворот движка непосредственно передается в прицел на механизм углов прицеливания. Этот способ определения угла прицеливания имеет также много недостатков. При расчете механизма введены допущения, отражающиеся на точности получаемого угла прицеливания, затем ограничены возможные значения © и промежуточные значения W и Н. Кроме того, нужно на-глаз совмещать соответствующее деление шкалы на движке с кривой на неподвижном основании, что также приводит к ошибкам. Более совершенным номографическим способом определения угла прицеливания является замена графических механизмов кулачками или коноидами, установленными в самих механизмах прицела. Кривую путевой скорости заменяют кулачком, профиль которого рассчитан для определенного значения путевой скорости W в полярной системе координат. Шкалу высот заменяют кривой, по которой перемещается конец щупа. Положе- 245 ние щупа зависит от высоты. Угол прицеливания равен углу поворота кулачка от некоторого начального положения до того положения, при котором кулачок придет в соприкосновение с концом щупа. Полученный угол прицеливания соответствует определенным условиям W и в, при которых рассчитаны профиль кулачка и перемещение щупа. Для того чтобы решать задачу для различных значений W и ©, нужно иметь несколько кулачков и щупов, но это конструктивно сложно. Поэтому получение различных значений W и © достигается предварительным сдвигом оси поворота щупа и смещением кулачка. Это выполняется специальными механизмами. Ввод величин путевой скорости, высоты полета и характеристического времени падения бомбы непосредственно в механизмы прицела дает возможность получать более точно угол прицеливания сразу в прицеле. 5. СИНХРОННЫЙ МЕТОД ПРИЦЕЛИВАНИЯ При синхронном методе прицеливания путевую скорость определяют подбором скорости движения визирного луча. Сущность синхронного метода заключается в том, что визирный луч, наложенный на цель, должен при помощи специальных механизмов перемещаться так, чтобы все время оставаться совмещенным с целью. Подбор скорости движения конца визирного луча по земле путем регулировки работы механизмов прицела (обеспечение такой скорости движения конца визирного луча по земле, чтобы она была равной скорости движения земных ориентиров относительно самолета) и является задачей синхронизации. Существуют различные методы синхронизации. Разберем один из них, принципиальная схема которого изображена на рис. 208. Визирный луч проходит через точки А и В. Точка В — палец гайки, сидящей на ходовом винте. (В действительности визирная линия получается при помощи оптической системы, а линейка связана с вращающейся призмой этой системы таким образом, что визирный луч всегда параллелен линии АВ.) Величина h — постоянная. Изменяя число оборотов винта, можно получить такую скорость движения гайки, чтобы визирный луч все время был совмещен с целью. Из рис. 208, на основании подобия треугольников, получаем В^__АЬ Cd~~~Ad' Скорость движения гайки обозначим через wQ) относительную скорость цели — через W. При достигнутой синхронизации время, необходимое для прихода цели из точки С в точку d, будет равно времени 246 движения гайки от точки В до точки Ь. Обозначим это время через t, тогда получим Bb = wQt Cd=Wt. Подставляя эти значения в выведенное раньше отношение, получим w0t__h т~~"н ' После сокращения на t получим щ W h_ Н и окончательная скорость движения гайки при достигнутой синхронизации будет равна W t, ~ w^-jj-h, Как видно из формулы, скорость гайки прямо пропорциональна путевой скорости самолета и обратно пропорциональна высоте полета. Гис. 208. Синхронный метод определения путевой скорости Смысл этой формулы заключается в том, что при увеличении путевой скорости для выполнения синхронизации необходимо увеличить скорость движения гайки, а при увеличении высоты полета скорость гайки надо уменьшить. Высота h — величина постоянная и является масштабом скорости перемещения гайки. Например, если W=360 нм/час, Я--=4 000 м и h = 50 мм, то скорость гайки при достигнутой синхронизации должна быть равна 100-50 W, 4000 = 1,25 мм/cet. 247 Таким образом, скорость гайки в прицеле при w достигнутой синхронизации равна величине JT в определенном масштабе. Для того чтобы можно было плавно изменять скорость движения гайки (для осуществления синхронизации), ходовой винт соединен с электромотором через фрикционный механизм. Сдвигом обоймы с шариками при помощи специальной рукоятки можно изменять число оборотов валика фрикционного механизма, а следовательно, и ходового винта, который с ним соединен. Как видно из формулы, . WT tg?o = -7r- WT s Поэтому, чтобы получить величину -гг , необходимо значение путевой скорости в м\сен разделить на значение высоты полета в м и умножить на величину времени падения бомбы с этой высоты в секундах. Но так как при синхронизации на ходовом W . винте прицела получаем сразу значение -j (в определенном масштабе), то полученное значение достаточно умножить на величину Т. Для решения этой задачи можно применить множительный механизм. Рис. 209. Изменение высоты построителя при синхронизации Для определения путевой скорости синхронным [способом можно подбирать высоту //, оставляя постоянной скорость движения гайки. Луч ОтА совмещают с целью (рис. 209), 248 а винт R приводят во вращение от электромотора с постоянной скоростью. Через некоторое время цель переместится в точку В, а визирный луч в точку С, т. е. при данной высоте синхронизации нет. Для того чтобы синхронизация существовала, точка О должна быть перемещена в точку Е, как видно из рисунка, и высота при этом должна быть равна h. На основе синхронного определения путевой скорости существуют различные способы построения угла прицеливания. Способ Сперри. Этот способ основывается на подборе скорости ходового винта при помощи фрикционного механизма. Как было выведено выше, скорость гайки при достигнутой синхронизации равна wt W-h H Рис. 210. Схема построителя синхронного прицела с постоянной высотой Принцип устройства построителя показан на рис. 210. Угол прицеливания ср0 откладывается от вертикали ON вследствие перемещения визира М на величину NM. Перемещение визира задается механизмом синхронизации. Высота h в построителе постоянная. Для равенства угла NOM углу прицеливания ср0 (без учета отставания) необходимо, чтобы перемещение NM соответствовало величине WT, a ON соответствовало величине//: NM WT tg?o — о/у — н Скорость перемещения гайки WQ пропорциональна радиусу касания фрикционного механизма, с которым соединен ходовой винт механизма синхронизации: R=K'WQ) где К—постоянный коэфициент, зависящий от передач и масштабов. Для того чтобы ввести нужную величину Т в построитель, мотору, который приводит во вращение диск фрикционного механизма, задают число оборотов, пропорциональное величине Т1. Передачи обеспечивают сдвиг гайки М на расстояние NM = WbT, тогда , NM tg„=г1. Так как число оборотов диска фрикционного механизма постоянно, то величину времени падения бомбы нужно вводить непосредственно в построитель прицела. Гайка / построителя (рис. 211) сдвигается на величину K-wQ (где величина К — выбранный, по конструктивным соображениям, постоянный масштаб). Линейка 2 при помощи гайки 3 с индексом 4 может быть предварительно установлена по шкале 5, оцифрованной в значе- *_ ниях Т и нанесенной пропорционально величине /С-у. 260 Рис. 211. Схема построителя с изменяющейся высотой При достигнутой синхронизации и правильной установке гайки 3 по шкале Т угол р между вертикалью и осью линейки 2 будет равен углу прицеливания <р0. Докажем это: tgP K.-WQ * Wp-T Kh~-~7T h но так как ^о =* ^ тт~ > то н а Следовательно, tgP WT-A Л-Я JET Н ' WT , -^ -=tg cp0. 3 = То Для синхронизации необходимо, чтобы вращающаяся призма имела переменную угловую скорость, при которой скорость перемещения конца визирного луча по земле была бы постоянной при неизменных значениях W и //. Конструктивно эта задача может быть решена и без построителя. 251 Величина-^ поступает с механизмов прицела на специальный кулачок. К этому кулачку прижат рычаг, соединенный с вращающейся призмой оптической системы. При повороте этого кулачка на угол, пропорциональный величине --д, призма, вследствие специально рассчитанного профиля кулачка, будет вращаться с переменной угловой скоростью, обеспечивающей требуемую линейную скорость конца визирного луча. Порядок работы при определении момента сбрасывания по синхронному способу Цейса следующий: 1. Установить по соответствующей шкале величину Т для данных условий бомбометания. 2. Изменяя положение обоймы во фрикционном механизме 1, добиться синхронизации. Момент сбрасывания определяется, как и в предыдущем способе, по совмещению угла визирования с построенным механизмами углом прицеливания. Сбрасывание бомб осуществляется автоматически. Способ Барр-Мильна. Этот способ основывается на синхронизации путем изменения высоты построителя h, который был изложен выше. Визир М сдвигают на расстояние, пропорциональное яу0-Г(рис. 212). Расстояние ON устанавливается равным значению h, подобранному при синхронизации. При этих условиях угол NOM будет соответствовать углу прицеливания <р0. , w^'T tg и?. Вследствие того, что скорость движения визирного луча больше, через некоторое время конец визирного луча придет в точку В (положение 2), а цель в этот момент будет еще в точке С. При этом цель уйдет с перекрестия сетки. Луч визирования вторично совмещают с целью, т. е. луч сразу перемещают в положение 3 (перекрестие сетки накладывают на центр цели). Изменение положения гайки на ходовом винте и перемещение ее из точки В1 в точку С1 производят при помощи рукоятки визирования. Задача автосинхронизации состоит в том, чтобы при этом совмещении визирного луча сразу обеспечить дальнейшее синхронное движение луча с целью. Это достигается при помощи дополнительных механизмов. 253 о /) ft шй (1 Рукоятка \\ч wo I ъш и» визирования IW *W ^/\^й\Д/ ___ кайиа 1 I ™^ivp ^ V7////A 1 Ы ч ч Ьг _J.L_^ N4 , ^0Г\\ N fc^afr^XI t ------------- н 1 4 \ Ч VWA 1 --------- --, \ ч ч t-sa . ft ^Л \ Ч «Г— ft 1 'Vi -лЬй п Рукоятка SJ ..... 1 ' ^синхронизации г— - ^ \ \ V ' . 5 \ \ ^. • __ p. \ \ X w' 4 N N «.... \ \ ч *Щ( О" f Ч ч. и^ . % xv Ч^ 72 ч XY. V В _.,„._ТС ..,. v4w_Y* '-•tS»»L~- - • «. '1 „_, u/f -.-,.,,-.. _^| /Т\ /Т4 О '(& а €\ч и^ «1 ^ 1 Ьй-йг ЗГ? Ju ^4 ~ьгП р^'л'г --^*Ч> eusi •k мткз 1рО^Ш;ий в. \яткз 'репарации & ., ^К Щ Д. ^о4"^ -->----— 1222 1 K^l 3 ? i i 1 ""^ V^ ^^ = Ё --, 1 «^ St _J|'^W ^T ll-Ci/Я If 6 K4t рЗ Г'.УГ J Г~~" 1 кн t~ P""^? '.-.,, Ш <--• гГл, ч**-^ SY® __ »А В |-я j/lT в &iB;;:i — ifc - - -- ^ ! у "*~ ^0 C A/0/7700 K t и ъш я- ------ nn^L лел^ 77fi^WJ S-l ^ ^я .^..^JL мехацаам\ ' Р Рис. 218. Принцип автосинхронизации ^_^ Выведем условие, при котором эта задача будет решена. Очевидно, что первое и второе положения визирного луча определяются радиусом касания фрикционного диска /?j. Согласно условиям работы фрикционного механизма, даА «ВА 0 — // ' а так как Ri пропорционально WQ, то можно написать /?!=-- ATi - WQ- 254 подставляя в последнее выражение значение WQ, получим /?,=*,§ л. По достижении синхронизации радиус касания Rc будет равен 117 Р — К ~ ^с - Л Я ' где KI и К—постоянные коэфициенты, зависящие от масштабов механизмов и передач. Примем K = Kfh-, так как в данном случае Wi >> W, то, следовательно, /?!>/?с. Для синхронизации необходимо изменить радиус касания фрикциона на А/?, тогда Д/? = Яс - /?i; подставляя ранее полученные значения /?с и /?!, находим ля = к^ - к ^ = ^ (г- г,) = ?(AVF), или окончательно AD vbW bR = — /С -^-, где A\F—разность скорости сближеняя самолета с целью и скорости визирного луча. Знак минус показывает, что в данном случае для синхронизации необходимо уменьшить радиус касания фрикционного механизма. (Если скорость W> Wlt то Д/? получим с плюсом, и, следовательно, для синхронизации радиус касания необходимо увеличить.). Из подобия треугольников БОС и В1ОС1 имеем ВС ОВ В& O-V но BC = &Wt и B?i**bt где t— время, в течение которого визирный луч перешел из положения / в положение 2\ Ъ — расстояние, на которое надо переместить гайку на ходовом винте, чтобы перебросить визирный луч из положения 2 в положение 3. Из треугольников ODB и OD1B1 имеем 0.9= Н cosji » ОВ1 = ~^J ' 255 Подставляя все найденные значения величин в отношение, полученное из подобия треугольников, будем иметь AJT-/ t[ ь ~~ h > или i-E — ь H ~~ t-h ' А Т К' Тогда после подстановки в формулу для ДА? значения —тт-получим - W-K^IT- - Последняя формула показывает, что для достижения синхронизации движения луча и цели при втором совмещении (накладывании) визирного луча на цель необходимо одновременно изменить радиус касания фрикционного механизма на величину &R. kR зависит от Ь и t (величины К и h — постоянные). Следовательно, автосинхронизация заключается в том, что одновременно со вторичным наложением визирного луча (перекрестия сетки) на цель радиус касания фрикциона автоматически изменяется на А/?. Для этого величины but должны поступать в механизмы автоматически. Принципиально автосинхронизация при помощи механизмов может быть осуществлена следующим образом. При вторичном совмещении визирного луча и цели рукоятка визирования при помощи втулок соединяется с цилиндрической шестерней 4 (рис. 213, б). Таким образом, одновременно с перемещением гайки на ходовом винте на величину Ь цилиндрическая шестерня поворачивается на величину, пропорциональную Ь, т. е. на К$-Ь (К$ — масштаб перевода линейной величины Ь в угловую; он зависит от шага ходового винта и передаточных чисел в передаче от рукоятки визирования до ходового винта). Величину t можно получить в определенном масштабе К2 с того же мотора с постоянным числом оборотов. Величины Ь и t поступают в делительный механизм. Подача величины t в делительный механизм должна начинаться только с момента начала синхронизации, т. е. с момента включения втулок рукоятки визирования. Это может быть достигнуто соединением мотора с делительным механизмом при помощи включающейся муфты или каким-либо другим механизмом. Из делительного TS Ъ механизма, как видно по схеме, поступает величина /С4у, где К± — масштаб, включающий в себя масштабы К2, К$ и масштаб делительного механизма. Эта величина через диференциал смещает обойму фрикциона. Все масштабы и передачи подобраны 256 так, чтобы смещение обоймы соответствовало изменению радиуса касания фрикциона на величину А/?1. Таким образом, при совмещении визирного луча с целью на фрикционном механизме установится нужный радиус касания _9С и одновременно, через коническую пару шестерен, в механизмы построения угла прицеливания поступит величина, w пропорциональная -у. В заключение надо отметить, что при автосинхронизации работа штурмана на боевом курсе упрощается, так как после выполнения боковой наводки он должен только двухкратно наложить визирный луч на цель. Значительно сокращается и время синхронизации. Повышается точность синхронизации, так как ошибки визирования штурмана можно уменьшить дополнительным наложением перекрестия сетки на цель. Основным недостатком принципа автосинхронизации можно считать усложнение конструкции прицела, осуществляющего автосинхронизацию. 7. ПРИНЦИПЫ УЧЕТА ОТСТАВАНИЯ В разобранных в этой главе методах прицеливания отставание бомбы не учитывалось. Как известно из балистики, отставание бомбы зависит от балистического качества бомбы, воздушной скорости самолета и высоты полета. Отставание при прицеливании может учитываться или вводом средней скорости д отставания ~-, или путем введения угла отставания т или вводом tgr. Разберем каждый из этих случаев в отдельности. Учет отставания вводом -^. Такой учет отставания применяется при векторном методе прицеливания. На рис. 214 пунктиром показана прицельная пирамида, построенная на векторном треугольнике скоростей ОАВ при визировании из точки С, отстоящей от этого треугольника на расстоянии h. Если произвести бомбометание, когда цель придет на установленную линию визирования CBlt то не будет учтено отставание, и бомба упадет с недолегом. Для учета отставания верхний визир С сдвигается в точку Ci на расстояние А!. Определим, какая должна быть величина Д1э чтобы она соответствовала отставанию Д для данных условий бомбометания. Из подобия треугольников COfi и О^О.2О имеем д. h Д H — h' 1 Конструктивное решение задачи автосинхронизации может быть осуществлено по другой схеме и другими механизмами. Изложенный принцип решения задачи дает возможность читателю усвоить сущность автосинхронизации. 17—370 • . 257 С д, С1 ±^-^* **-—Р*-***!- v'\'-.'.-,. " ",7-.'"->- ft Рис. 214. Наклон плоскости визирования при вводе отставания Так как величина Н—в километрах, а Л — в миллиметрах, то без ощутимой погрешности можно принять з Ч Так как раньше получили то откуда AI »• ч • А JL н AI_ д н_ н т Т > т ~Т> Ai = -=r mt где -у—средняя скорость отставания бомбы. Таким образом, чтобы в прицел ввести отставание, необходимо сдвинуть верхнее перекрестие на величину Аь равную средней скорости отставания бомбы, умноженной на переводной масштаб. Для разобранного примера (см. стр. 229) на прицеле нужно i 154 « ^ , установить AJ == •251*1—6,1 мм. Как видно из рис. 214, при вводе в прицел отставания одновременно происходит наклон плоскости визирования; конец линии визирования переместится от проекции линии пути на землю на величину смещения. 258 . Таким образом, если произвести сбрасывание бомбы, когда цель придет на линию визирования С^В^ то будут учтены и отставание и смещение. Учет отставания вводом ?. Учесть отставание установкой угла отставания у можно при способе определения момента сбрасывания по базе, зависящей от путевой скорости (см. стр. 239). Ходовой винт при помощи какого-либо механизма наклоняют на величину угла отставания (отсчет угла наклона производится по специальной шкале от вертикали). Как видно ч из рис.215, расстояние WT в данном случае отсчитывается не от вертикали (как было до наклона ходового винта', а от линии отставания. Теперь при выводе зависимости х от положения конца визирного луча в формулу войдет и величина угла отставания. Из подобия треугольников O/C/V и ОРА имеем X — «-/Т ,, ...... ____ саг. ~* J 1 *""] _. ----- — ---------- УЛ ----- Рис. 215. Учет отставания наклоном ходового винта а из треугольника OPD РА ок ОР PL KN ' н COSY Подставляя значения в отношение, полученное из подобия треугольников, получим _?о_ ___Н____ С fo/«COS Y-* откуда ixo — с-И t/0/-cosY * На конкретном примере покажем, что угол прицеливания строится правильно с учетом отставания. Пример. Самолет имеет воздушную скорость V = 400 км/час и идет на боевом курсе с путевой скоростью 1^=360 км/час. Бомбометание производится бомбами, имеющими 0 = 20,5 сек. с высоты /У = 5оОО м. • По балистическим таблицам для указанных условий бомбометания найдем Г = ЗЗД сек., А = 292 м и 7«=3,3°. 17s* 259 Определим расстояние от конца линии отставания до конца линии прицеливания на земле из условия, что бомба попала точно в цель. Это расстояние Wr----- ЮО'33,1 =33.0 М. Согласно выведенному закону, необходимо, чтобы часовой механизм отработал от исходного положения время, равное Т, поэтому вычислим, на каком расстоянии от конца линии отставания окажется конец визирного луча после этой отработки, если г>0 = 0,2 мм/сем и с = 5 мм. Подставляя все значения в формулу, найдем г - С'4 = 5'50ГО _ 5-5000 _ Л°~~ tV-cos? 0,2-33,1.cos 3,3° ~ 0,2-33,1-0,9983 ~ o/oz Mt На этом отрезке необходимо снова включить часовой механизм, когда цель придет на установленный гайкой угол визирования. От этого момента до точки сбрасывания самолет должен пройти расстояние, равное 3782 — 3310 = 472 м. Так как скорость самолета равна 360 км\час, то это расстояние самолет пройдет за *i = TU6 = 4,72 сек. Проверим, придет ли в эту же точку конец визирного луча через 4,72 сек. Так как до первой встречи часовой механизм работал 33,1 сек., то всего до второй встречи он должен отработать 33,1+ 4,72 = 37,82 сек. Вычислим, чему равно расстояние от конца линии отставания до конца линии визирования в этом случае: _ 5-5000______QQIO *° "" 0,2-37,82.0,9983 ~~ М* Следовательно, через 4,72 сек. после первого совпрдения цель и конец визирного луча совместятся вторично, и это будет точно на расстоянии относа бомбы. Поэтому, если в этот момент сбросить бомбу, то сна должна попасть точно в цель1. Изменение величины с вызовет изменение положения визирного луча после отработки часовым механизмом времени, равного времени падения бомбы Т. Вследствие этого время между двумя встречами тоже изменится. При увеличении с это время возрастает, а при уменьшении убывает. 1 Это будет точно, если не учитывать рассеивания бомб. 260 Например, если при тех же условиях бомбометания установим с равным 6мм, то х_____6-5000____4,~~ 0 ~ 33,ЬО,2.0,9983 ~~ *°°° М' Теперь, следовательно, от момента первого совмещения визирного луча с целью до точки сбрасывания самолет пройдет 4538 — 3310 =1228 м. Так как W= 100 м/сен, то это расстояние самолет пройдет уже за 12,28 сек. Учет отставания вводом tg у. Это наиболее распространенный способ учета отставания в прицелах. При базисном методе прицеливания по дальности необходимо сдвигать верхний визир О по линейке /*, параллельной основной линейке /? (рис. 216). Величину сдвига визира обозначим через Aj. Без ОА.О, н ^ ^^ VB U А • •f 1ЛгТ Аи . . «J г** — Л -fl-~- '"- W 1 a "^ \ \ ^ ---------------------------- WT ----- '.N*l. Г ••, Рис, 216. Учет отставания сдвигом верхнего визира учета отставания бомбы визир А определяет направление линии прицеливания ОАВ и точка В находится от вертикали на расстоянии BD = WT. Для учета отставания необходимо, чтобы линия прицеливания встречалась с поверхностью земли в точке Bt, отстоящей от вертикали на величину относа, т. е. чтобы DB\ было равно WT—А. Тогда D^D будет равно отставанию А. Визир А на линейке /? остается в установленном положении, а изменение направления линии прицеливания происходит за счет сдвига верхнего визира. Из подобия треугольников ОО^С и DCDi определим необходимую величину сдвига верхнего визира О: COi _О? DDi~ CD* 261 или/, подставляя значения, получим -.ь Д h H-h' Как указано раньше, можно принять CD равным Я, тогда Ai h А д г Т = 7/и А1 = яА' * Отношение отставания бомбы к высоте полета есть тангенс угла отставания, следовательно, Al-=/ftgY. Таким образом, для учета отставания нужно сдвинуть верхний визир О на величину tgr в масштабе, равном h. При временном методе определения ' момента сбрасывания отставание учитывается точно так же сдвигом верхнего визира на величину h'tgf. Вследствие сдвига верхнего визира линия визирования приблизится к вертикали, и .тогда момент сбрасывания определится расстоянием WT на поверхности земли не от вертикали, а от линии < тста-вания, что обеспечит сбрасывание бомбы на расстоянии относа от вертикали. j В базисном прицеле, у которого определение величины WT происходит при помощи визиров, перемещающихся навстречу один другому, как было показано на рис. 203, отставание учитывается предварительным сдвигом визира 2 назад от вертикали на величину h-lgy (рис. 217). Без учета отставания визир находился в точке Д а теперь его смещают в точку С. Если AC = h-\g Y, тогда угол СО А равен Y и расстояние ED равно А. До сдвига визир 2 доходил до точки п и линия -прицеливания была направлена в точку Вг. Расстояние B^D было равно Wf. После предварительного сдвига визир за тот же промежуток времени придет в точку п^ Расстояние щп равно предварительному сдвигу визира на расстояние АС. Линия прицеливания будет направлена в точку /52. Расстояние B2D с некоторой погрешностью можно принять равным WT—Л; тогда оно будет соответствовать относу бомбы с учетом отставания. 262 -Рис. 217. Учет отставания сдвигом второго визира на винте В синхронных прицелах учет отставания бомбы производится при помощи счетно-решающих механизмов. Как известно, формулу угла прицеливания можно представить состоящей из двух частей: И7Г—A WT А tgcp=----я~~=="Я"~Я' ^Htg

ю и червячные передачи на солнечную шестерню цилиндрического дкференциала 16. Для того чтобы получить величину угла прицеливания с учетом отставания, на этот диференциал необходимо передать величину tgy в таком же масштабе в каком на диференциал поступает величина tg . где ОО3 — смещение центра объектива (обозначим через \ *• * "^ v^nunanjnc, *• ^ пйлрао^.йллмис n^iannnt К ОСНОВаНИЮ У (РИС. /!00) С ОбеИХ 3 - установочное кольцо;^ 4 — объектив; сторон прикреплены направляющие планки 2. В направляющих планках может поступательно перемещаться установочное кольцо перемещаться в направляющих, которые прикреплены к основанию с другой стороны, перпендикулярно к направляющим планкам 2. ^-wrv Рис. 238. Механизм сдвига объектива: 1 — основание; 2 — направляющие планки; б — пластинка; б — палец; 7 — эксцентрик; 8 — палец эксцентрика; 9 и 10 - рукоятки 3, а объектив 4 может 19* К установочному кольцу привернута пластинка 5с пальцем 6, который входит в паз червяка, соединенного с рукояткой 9. Таким образом, если поворачивать рукоятку 9, то установочное кольцо будет перемещаться в своих направляющих. % К внутренней поверхности установочного кольца притерт эксцентрик 7, к которому привернуты планки, обжимающие оправу объектива, и палец 8, входящий в прорезь специальной планки, закрепленной неподвижно. При помощи рукоятки 9 можно сдвигать установочное кольцо вместе с эксцентриком на величину f'tgy, пользуясь шкалой, размеченной в значениях у. Основание механизма можно поворачивать на а рукояткой 10. При этом червячной передачей будет поворачиваться внутренняя труба с основанием, Рис. 239. Положение объектива при установке угла отставания и угла сноса Если рукоятка сдвига установочного кольца (называемая рукояткой у) стоит в нулевом положении, то центр эксцентрика совпадает с центром объектива (рис. 239, положение /). В этом положении основание механизма не повернуто, и поэтому ходовой винт, палец установочного кольца и палец эксцентрика находятся на одной прямой. Когда устанавливают у, то установочное кольцо перемещается в своих направляющих, и тогда центр эксцентрика перемещается в точку 0! (положение //) на величину Дх, равную /• tg Y. Если основание механизма повернуть на угол, равный а (эксцентрик может качаться только относительно своего пальца), то привернутые к эксцентрику планки передвинут оправу объектива в его направляющих на величину dt (положение ///). 292 Для определения действительной величины сдвига центра объектива в данном механизме воспользуемся рис. 240. Сдвиг центра объектива / из точки О в точку В обозначен через у, а сдвиг установочного кольца 2 на расстояние ОА, как было указано, равен Д1в Сдвиг объектива в направляющих произошел под воздействием эксцентрика 3 при повороте всего основа- Рис. 240. Сдвиг объектива: / — объектив; 2 — установочное кольцо; 3 — эксцентрик; 4 — основание; б —• палец эксцентрика ния 4 на угол сноса. Палец эксцентрика, скользящий в неподвижных направляющих, на этом рисунке обозначен цифрой 5. Из треугольника ОАВ имеем _V = Ai-tgp; угол р по отношению к треугольнику ОАС является внешним углом и равен сумме углов PJ и а, следовательно, _y«Vtg (•-Hi) или, подставляя значение --4=/-tgY, получим .V^/'tgY-tg (а + Pi). Таким образом, сдвиг объектива происходит на величину большую, чем необходимо, так как tg (« + Pi) > sin а. Для уменьшения ошибки в сдвиге объектива сдвиг установочного кольца уменьшают так, чтобы компенсировать ошибку механизма. 293 Сдвиг объектива в другом прицеле конструктивно осуществлен иначе. Объектив 2 установлен в эксцентрике / (рис. 241). Расстояние от центра эксцентрика до центра объектива постоянно и равно г. Рычаг эксцентрика все время прижат к пальцу 6 ползуна 5 при помощи пружины 12. Ползун 5 может перемещаться в прорези каретки 4, которая, в свою очередь, при помощи специального кулачка 10 может сдвигаться в направляющих 3. Пружины // все время прижимают ролик каретки к кулачку 10. Палец ? ползуна входит в прорезь линейки 7. Поворот линейки может осуществляться при помощи конических шестеренок 9 и 8. Ось линейки установлена на определенном расстоянии от центра эксцентрика. 12 Рис. 241. Механизм сдвига объектива кулачком: Весь механизм установлен в прицеле так, что при вертикальном положении прицела механизм расположен горизонтально, и линия, соединяющая центр эксцентрика и центр оси линейки, параллельна плоскости пути. Линейка 7 при помощи шестерен устанавливается относительно этой линии на угол сноса. 294 ' н При повороте эксцентрика под действием пальца ползуна происходит сдвиг объектива по окружности радиуса г. Объектив сдвигается перпендикулярно к плоскости пути. Пользуясь геометрической схемой механизма (рис. 242), разберем, на какую вели- J*t чину нужно сместить каретку при помощи ^^Т кулачка, чтобы сдвиг объектива был равен .s^=w- V и но .SjC =--д*и~ОС =--—-г, "поэтому после [подстановки получим COS р ftg ц = ^r cos р, а так как 77 - 1* тб 0 77 = tg?6, то окончательно tg^ = tg?6-cosp. Из полученной формулы следует, что для осуществления правильного наклона плоскости визирования необходимо, чтобы механизм, наклоняющий линию визирования, учитывал величину cos р. При рассмотрении вертикалей (глава VI) было указано, что-в фокальной плоскости объектива прицела могут быть установлены две нити, стабилизируемые маятниками. Наклон плоскости визирования в этом случае достигается сдвигом продольной нити при помощи механизмов (рис. 244). Продольная нить 1 закреплена на качающемся рычаге 2 с плечом, равным фокусному расстоянию объектива /. Этот рычаг управляется маятником 3 при помощи вилки 4. Величина tgходовом винте. При повороте обоймы с ходэвым винтом (см. рис. 245) коническая шестерня, закрепленная на ходовом винте, обкатывается по конической шестерне, установленной на валике. Вследствие этого ходовой винт поворачивается, и гайка получает дополнительное перемещение по ходовому винту. В результате в величине tgy получается ошибка. Величина этой ошибки зависит от угла поворота обоймы, т. е. от угла «, но так как для современных скоростей угол сноса обычно не превышает 10—12°, то и ошибка в установке I гайки незначительна. В том случае, когда оптическая система, прицела стабилизирована гироскопом, смещение учитывается наклоном всей оптической системы, установленной в трубке 3, от механизма смещения через тягу, соединенную с рычагом 4 (см. ряс. 186). Нижний конец рычага 4 через тяги 5 и 6 соединен с кожухом гироскопа (при работающем гироскопе шарнир между тягами 5 и 6 можно рассматривать как неподвижный). Гироскоп стабилизирует наклоненную на угол р трубку телескопической системы относительно поперечной черты вследствие того, что трубка смонтирована во внешнем кольце кардана 2. Поворот самолета с установленным на нем прицелом относительно продольной оси равносилен повороту гироскопа относительно неподвижного прицела; в этом случае шарнир 8 будет неподвижен (так как он соединен тягой с механизмами прицела). Перемещение рычага 4, связанного с гироскопом, вызовет отклонение трубки 3 на угол наклона гироскопа. t 5. ШКАЛЫ ПРИЦЕЛОВ Для ввода в прицел входных данных применяются различные шкалы. Кроме того, величины, получаемые в механизмах прицелов, обычно одновременно с передачей в другие механизмы передаются и на шкалы. Например, полученная при син- 301 хронизации величина ^гла прицеливания в синхронных прицелах, кроме передачи ее в механизм автоматического сбрасывания, передается на шкалу углов прицеливания. В некоторых случаях получаемая в механизмах величина поступает только на шкалу. Примером этого может служить построение угла прицеливания построителем (см. рис. 232) или получение путевой скорости при помощи коноида. Во всех случаях деления шкал должны точно соответствовать величинам, вводимым в прицел или получаемым при помощи механизмов прицела. Деления шкал и их оцифровка должны быть четкими и хорошо видимыми. Они должны быть нанесены на таком расстоянии одно от другого, чтобы можно было производить точную установку (в тех случаях, когда, пользуясь шкалами, в прицел вводят какую-либо величину) или точно отсчитать величину, полученную при помощи механизмов. м ш * ..... "V///'fi w/< - -»- '//////////Л ,., ........ жд *////// ////// /А ----- - — 3 L ^f^7 Ш4ш> 6 ffrsff/ffi/fj/\ -------- ^/////////л у/л \ — \ t> •••ЯМ ---МН Г 2-— •».., г Рис. 247. Передача на шкалу Масштаб шкал зависит от масштаба механизма, в который данная величина вводится или с которого снимается. Разберем, как определяется этот масштаб, на конкретных примерах. На рис. 247 показан ходовой винт с гайкой, который соединен при помощи передач с рукояткой /. Допустим, что перемещение гайки (гайка 6 при помощи пальца соединена с другими механизмами) должно соответствовать изменению величины воздушной скорости в диапазоне от 500 до 800 км/час. Диапазон изменения скорости в данном случае равен 300 км/час. Ход гайки равен 30 мм, следовательно, линейный масштаб т, выражающий величину перемещения гайки, будет определяться отношением хода гайки к диапазону изменения воздушной скорости: __ 30 мм __л 1 мм Ш "~ "30(Г км/час ~~ ' км/час ' Необходимое число оборотов ходового винта для перемещения гайки на 30 мм зависит от шага винта. Если шаг винта »S равен 302 1 мм> тогда число оборотов ходового винта пв будет равно отношению рабочего хода гайки к шагу винта: ' 30 ОЛ ^ пв = -?- = -р = 30 оборотов» Ходовой винт приводится во вращение от рукоятки / через передачу, состоящую из цилиндрических шестерен 2 и 3. Передаточное число этой пары шестерен равно 2, поэтому для перемещения гайки на весь рабочий ход, равный 30 мм, необходимо повернуть рукоятку только на 15^оборотов. Для установки воздушной скорости нужна шкала. В данном примере шкала 5. установлена на червячном колесе, которое сцеплено с червяком.4, установленным на валике рукоятки Л. Угол поворота шкалы зависит от передаточного числа червячной пары: Лш,е = ЯрЧ> где яшк — число оборотов шкалы; пр—число оборотов рукоятки; 1Ч — передаточное число от рукоятки на шкалу. Определим максимальный поворот шкалы, если ^ч = -^ • 1 з ^шк" 15"20 = Т оборота/ или 270°. Теперь можно найти масштаб шкалы, который будет соответствовать устанавливаемой величине воздушной скорости в механизмах прицела. В данном случае изменению воздушной скорости на 300 км/час соответствует поворот шкалы на 270°. Если нанести деления на шкале через 9°, то на шкале будет К делений: ^ = ~уо- - 30 делений. Цена деления шкалы Р определяется отношением диапазона изменения воздушной скорости AV к количеству деле--ний К'- n ДУ 300 км/час лг. „,./,.-- Р =-------=-----~----= 10 км/час. Таким образом, цена деления шкалы равна 10 км/час. Если* сделать количество делений вдвое больше, то цена деления, шкалы будет равна 5 км/час. Масштаб шкалы определяется отношением цены деления-шкалы к угловой или линейной величине на шкале. Для разобранного примера масштаб шкалы тшк будет равен, __10 км /час тшк~" 9° " ' 303. В главе II на рис. 28 изображена сетка прицела с круговой шкалой для установки углов визирования и углов прицеливания. Отсчет по этой шкале должен точно соответствовать установленному при помощи призмы углу визирования. f Как видно из рис. 225, поворот призмы осуществляется при помощи передач от рукоятки углэв визирования, с которой одновременно соединен индекс, перемещающийся по шкале -сетки. Максимальный поворот рукоятки углов визирования в этой конструкции равен 337°,5. Диапазон изменения угла визирования от —15° до +75° (т. е. всего на 90Э); призма при этом должна поворачиваться, согласно законам оптики, на угол вдвое меньший, т. е. на 45°. Правильный поворот призмы при поворота руко/тгки углов визирования обеспечивается точно рассчитанным шагом спярали. Призма поворачивается при помощи червяка, работающего в данном случае как рейка. Диаметр начальной окружности червячного колзса равен 24,8.: мч, тогда длина этой окружности равна nd = 3,14-24,84 = 78 мм. Так как призма должна поворачиваться на 45°, т. е. на й/а часть окружносхи, то ролик с тягой и червяком должен «мать поступательное перемещение на 1/в длины начальной окружности червячного колеса, или 78 -g- == 9,75 мм. Исходя из этой величины, определяется шаг спирали. Так как рукоятка поворачивается на 337Э,5 и дает перзмзщение ролику на 9,75 мм, то шаг спирали равен 9,75-360 1ПС • ' , = 10,5 мм. 337,5 * На одной оси с рукояткой установлены диск со спиральным «тазом и коническая шестерня. Эта шестерня сцеплена с другой «онической шестерней (шестерни имеют одинаковое число зубьев). К последней конической шестерне припаян индекс в виде ететельки, который при повороте рукоятки углов визирования .перемещается по шкале сетки. Так как поворот рукоятки на 337°,5 обеспечивает изменение угла визирования на 90°, то шкала на сетке должна быть раз-трафлена, исходя из этих условий; рабочая часть окружности ?(337°,5) должна быть разградуирована на 90 делений, которые должны соответствовать градусам углов визирования. •304 QQTQ С Расстояние между делениями будет равно '* == 3°,75, т. е. через каждые 3°,75 по окружности будет деление, соответствующее 1° угла визирования. Как видно из рис. 28, между основными делениями нанесены малые деления. Таким образом, цена малого деления шкалы равна 0°,5. Масштаб шкалы соответственно равен 1О = 0,267. "*шк = Зи,75 В предыдущем разделе этой главы был разобран механизм смещения, в котором сдвиг установочного кольца должен производиться на величину /-tg^- Величина /'tg-y выражается в линейном измерении (так как /—в миллиметрах, то и вся величина в миллиметрах). Если бы шкалу разградуировать в миллиметрах, то штурману пришлось бы выполнять следующую работу: найти величину 7 в балистических таблицах для данных условий бомбометания, затем при помощи тригонометрических таблиц найти величину tg-y, умножить ее на постоянную величину / и только после этого, при помощи рукоятки, сдвинуть установочное кольцо механизма на полученное значение/-tgу в миллиметрах. Для быстроты установки шкала на рукоятке углов отставания оцифрована в градусах, а расчет ее выполнен следующим образом. Для определенного диапазона углов отставания -у вычисляют значения tg^. Полученное значение tg^ умножают на / и результаты сводят в таблицу (/— фокусное расстояние объектива, равное 62 мм). ,0 | * 1 . .2 3 4 5 6 tg7 0,0175 0,0349 0,0524 ,0,0699 0,0875 0,1051 /•tgY в мм 1,085 2,16 3,25 4,33 5,42 6,51 7° 1 7 ! 8 | 9 | 10 'И 12 1 tgT 0,1228 0,1405 0,1584 0,1763 " 0,1944 0,2126 /•tg? в мм 7,61 8,71 9,82 10,93 12,05 13,18 20-370 305 Так как сдвиг установочного кольца производится при помощи ходового винта, в паз которого входит палец установочного кольца, то в зависимости от его шага и угла поворота будет происходить сдвиг установочного кольца механизма. Шаг ходового винта равен 15 мм. Винт —однозаходный; поэтому за один оборот винта установочное кольцо должно переместиться на величину шага ходового винта, т. е. на 15 мм. Вычислим, на какой угол нужно поворачивать рукоятку ходового винта, чтобы установочное кольцо сдвигалось на величины, соответствующие данным /-tgy, сведенным в таблицу. Если угол поворота ходового винта обозначить через о, то для каждого значения /-tgy этот угол равен а /•tgT 15 360. Для каждого значения -у вычислен угол поворота а и соответственно этому нанесена шкала, оцифрованная в значениях ?• Так, например, для у =--12° величина и Для т = 1( и /•tg7 = 13,18 мм, а=-^-.360°----3160,3. /•tg?-= 1,085 мм i^p . 360° - 25°,9. а -= В тех случаях, когда необходимо производить более точные установки, можно применять шкалы с нониусом (рис. 248). ( ) •fill э Ю 1... ! 1 ,../ Г 1 1 1 1 1 1 k i i i i i п 0 " Рис. 24:8. Шкалы нониуса: / — основная шкала; 2 — шкала нониуса В этом случае девяти делениям основной шкалы 1 равны десять делений шкалы нониуса 2. Поэтому первое деление шкалы нониуса отстоит от первого деления основной шкалы точно на 0,1 деления основной шкалы; второе деление шкалы нониуса отстоит от второго деления основной шкалы на 0,2 и т. д. Для отсчета десятых долей необходимо определить, какое деление шкалы нониуса совпадает (или находится наи- 306 ' более близко) к какому-либо делению основной шкалы. Значение этого деления шкалы нониуса будет соответствовать десятым долям основной шкалы. Если совпадет деление нониуса, обозначенное цифрой 5 (рис. 249), то в данном случае установлено 16,5. IS - 1 \ ' ' 20 ' J 1 ' ., ,1 7 / f 0 Г *7 II 5 1 Рис. 24:9. Отсчет по шкале псЫ помощи нониуса Для большей точности нанесения шкалы и более крупной оцифровки ее применяют спиральные шкалы (рис. 250). Установка какой-либо величины производится рукояткой 7, посаженной на валик 2. На барабане 3 сделан винтовой паз, в котором помещен индекс 4\ шкала нанесена вдоль паза. При вращении рукоятки поворачивается барабан со шкалами, а индекс перемещается поступательно. •- , Рис. 250. Спиральная шкала: / — рукоятка; 2— валик; 3 — барабан; 4 — индекс Чем большее количество делений необходимо нанести, тем длиннее нужно нарезать винтовой паз. Если сделать шкалу высот в диапазоне от 1 000 до 10000 м, так, чтобы одно деление соответствовало 100 м, то нужно нанести 90 делений. При разбивке делений на простой круговой шкале деления будут отстоять cxzyio от другого на расстоянии, соответствующем 4° поворота шкалы, а если сделать спиральную шкалу с тремя оборотами, то можно нанести деления через 12°. При анализе работы механизма углов прицеливания было установлено, что построенный механизмами угол прицеливания передается на шкалу углов прицеливания и механизм автоматического сбрасывания. Разберем теперь, как рассчитана шкала углов прицеливания. Сдвиг обоймы 8 с шариками фрикционного механизма (см. рис. 233) на величину R происходит при повороте 2о* • 307 рукоятки синхронизации 9. Вращение рукоятки через коническую передачу, червячную передачу, цилиндрический диференциал и коническую передачу передается на диск шкалы углов прицеливания 22. Таким образом, поворот диска и число оборотов рукоятки находятся в прямой зависимости: п = и • t пл "Р *р,д » где дд —число оборотов диска шкалы углов прицеливаняя; п — число оборотов рукоятки; i —передаточное число от рукоятки к диску. Hi A Передаточное число от рукоятки к диску равно произведению передаточных чисел всех передач. В данном случае г'р.д^'к '1ч Л '*и, где -к — передаточное число конической передачи; /ч—передаточное число червячной передачи; i^ — передаточное число диференциала; гц—передаточное число цилиндрической передачи. Если /к = 1, i4 -= -JQ-, 1А = -у и гц = -щ-, то получим ; -i 2 I___L — _L Р.Д 2~ ' 10 * 10 "~~ 200 ' Это значит, что за один оборот рукоятки синхронизации диск поворачивается только на „QQ оборота, что соответствует повороту на 1°,8. Для расчета шкалы углов прицеливания необходимо найти зависимость между величиной R и числом оборотов рукоятки синхронизации. Эта зависимость определяется шагом ходового винта, на котором установлена обойма с .шариками. Если шаг винта равен 2 мм, то за один оборот рукоятки R изменяется на 2 мм. Так как R пропорционально углу прицеливания и равно /?• tg i ^^ . — . ц ..... , -. Г сек. 1000 14,7 0,0680 2000 21,1 0,0474 3000 26,3 0,0380 4000 30,7 0,0325 5000 34,8. 0,0290 6000 38,4 0,0260 /и Из таблицы видно, что изменение Т для этих расчетных условий равно 38,4—14,7 ---* 23,7 сек., а изменение -у равно 0,0680 — 0,0260 «i 0,042 -—•. ' . ^СК* Каждый электромотор имеет определенный диапазон регулируемого числа оборотов. Поэтому максимальное число его оборотов должно обеспечивать максимальное значение -у , а его наименьшее регулируемое число оборотов — минимальное зиа-чение-у. Только при этих условиях можно будет получать все необходимые значения •----. 1 Аналогично можно производить расчет для меньших значений в и больших значений V и Н. 310 Если мотор минимально делает 1 725 об/мин, а максимально 4500, то, следовательно, значению-у =0,0680 должно соответствовать 4500 обIмин, а значению -у ==-0,0260 должно соответ- ство вать 1 725 обjмин. Для расчета всех промежуточных значений числа оборотов найдем зависимость между изменением ----- и числом оборотов электромотора. Так как диапазон изменения -у- =0,042, а диапазон изменения числа оборотов мотора равен 2775, то можно вычислить, как должно измениться число оборотов при изменении у на 0,001: V/ /.••» 66. 2775 42 Это значит, что при изменении значения -у на 0,001 необходимо изменить число оборотов мотора на 66 в минуту. Поэтому если при /У —6000 м величина у = 0,0260 и это соответствует 1725 об/мин мотора, то для //=5000 м (так как -у *= 0,0290) число оборотов мотора пм должно быть больше на величину изменения-у (в тысячных), умноженную на 66, т. е. число оборотов будет . 1725 + (0,0290 —0,0260). 1000 -66=-1725 + 0,003-1000-66 = -==19230?/лшя. Аналогично можно произвести расчет и для других значений Н. Результат сведем в таблицу. Н в м \ 1 1 Количество оборЪтов в минуту Т сек. 1СОО 1 0,0680 4500 20СО 0,0474 3137 3000 0,0380 : 2517 4000 0,0325 2 154 5000 0,0290 1923 6000 0,0260 1 725 ' 311 Рис. 251. Шкала тахометра Для удобства работы штурмана на-шкале тахометра около вычисленных значений числа оборотов нанесены значения Н, которым они соответствуют, т. е. около значения 4500 об/мин ставят 1, против 3137 об!мин, — 2 и т. д., а затем оставляют шкалу только с оцифровкой в значениях высот. Такая шкала показана на рис. 251. Расчет произведен для одного значения О/Для других значений О необходимы другие шкалы, рассчитанные |по такому же методу. г3 I Для упрощения работы в одном из прицеле сделана только одна шкала, оцифрованная в значениях высот. Рассчитав среднее отклонение числа оборотов мотора для других О, наносят специальную шкалу, оцифрованную в значениях ©. Расчет этой шкалы производится в следующем порядке. Для определенной высоты рассчитывают число оборотов мотора для разных значений О. В зависимости от полученных значений чисел оборотов находят значения этой высоты по основной шкале, где должны быть нанесены деления, соответствующие расчетной высоте для разных в (деления отсчитывают от выбранного нулевого положения), а затем вычисляют разность между делениями. . Расчет сводят в таблицу. В первой графе выписывают 0, для которых ведут расчет,, во второй графе — время падения бомбы Т, в третьей графе — величину -у, в четвертой графе —число оборотов мотора ям', соответствующее данному значению -j-t в пятой графе — угол оц на котором надо нанести деление на шкале тахометра, и в шестой графе — рвзность ар между значением а для различных ® и 'значением а для О, принятой при расчете шкалы высот тахометра за основную (в нашем случае для ® —21,0 сек.). В таблице приведен расчет для //=4000 м и О равной 20,5; 21,0 и 21,5 сек. в в сек. Т 1 я« а а_ Т м Р 1 \ 2 3 | 4 5 6 20,5 29,4 0,0340 2476 178°3 +6°,4 21,0 30,7 0,0325 2387 171 °,9 0 21,5 32,1 0,031 1 2303 165°,8 -6°,1 312 Таким образом, для того чтобы пользоваться имеющейся шкалой высот для О -=20,5 сек., надо предварительно шкалу сдвинуть на 6°,4, и тогда стрелку тахометра можно устанавливать по той же шкале высот. Для сдвига шкалы наносят шкалу @, приняв деление для © =• 21 сек. за начало отсчетов. Принято допущение, что и для других высот сдвиг шкалы в зависимости от в должен быть таким же, как и для расчетной? высоты. Шкалу тахометра можно поворачивать относительно неподвижного индекса при помощи специального маховичка. При работе с прицелом необходимо предварительно поворотом шкалы совместить соответствующее значение в с неподвижным индексом, а затем при помощи регулятора отрегулировать число оборотов так, чтобы стрелка тахометра была против значения л, соответствующего истинной высоте полета. Как видно из рис. 251, между оцифрованными делениями на шкале есть деления без оцифровки; для пользования ими надо всегда определять, какому значению они соответствуют.1 Так как на данной шкале оцифровка высот выполнена через 500 м» а между оцифрованными делениями нанесено четыре деления,, то, следовательно, каждое из них соответствует 100 м. U 15 !6 !7(?>9 Рис. 252. Логарифмическая шкала s Регулировка оборотов по этой шкале будет точной только в том случае, если бомбометание производится бомбами, имеющими расчетное в (для основной шкалы высот), или бомбами, имеющими другие О, но с высоты, для которой рассчитана шкала О. Во всех других случаях число оборотов будет установлено по шкале с ошибкой и, следовательно, в построении угла прицеливания также будет ошибка. В некоторых случаях могут применяться логарифмические шкалы. Если нанести значения логарифмов чисел от 1 до 10, то--получим логарифмическую шкалу (рис. 252). Логарифмическая шкала неравномерная. Так как lgl=0, то начало шкалы оцифровано 1 (lglO=l), а так как lg 2 = 0,301, то деление 2 должно соответствовать 0,301 от всей длины шкалы. - Это необходимо делать при работе с любыми шкалами, у которых не все деления оцифрованы. 3ia Логарифмические шкалы удобно применять для умножения т деления каких-либо величин, так как для получения логарифма произведения надо суммировать логарифмы множителей, т. е. «если N=>ab, то lg-V = lga-f lg&; если -V ==-j-, то Ig-V—lga— igft. Для умножения и деления применяются логарифмические линейки; в частности, в штурманском деле применяются линейки НЛ, у которых некоторые шкалы логарифмические. Логарифмические шкалы применяют и для вычисления угла прицеливания на комбинированном ветрочете. Формулу угла прицеливания можно преобразовать делением числителя и знаменателя на величину Т: w-±- ~ . WT — Д _ ____Т __ Т ч? у — н — н — н^> т т Д ггде-уг—средняя горизонтальная скорость бомбы, которую обозначим через U^A; н -у—средняя вертикальная скорость падения бомбы, которую обозначим г>ср. Отсюда ' ^А tg?—^-.' -р Логарифмирование формулы дает возможность определить угол прицеливания путем вычитания из логарифма W^ лога-фифма -г/ср, т. е. Igtg? — Ig^V-lgV Эта формула и легла в основу устройства шкал комбинированного ветрочета (рис. 253). На неподвижном диске / нанесены шкалы высот для значений ®, равных 20,5; 21 и 21,5 сек. Эти шкалы нанесены пропорционально логарифмам величин -у, а оцифрованы в значениях высот. На подвижном кольце 2 имеются шкала углов прицеливания v. шкала скоростей. Шкала углов прицеливания нанесена в логарифмах тангенсов углов и оцифрована в градусах, а шкала скоростей нанесена 314 ч 1 * I *rl Подвитое кольцо углов прицеливания 4/ путевых скоростей чйвимный диск вьюот Рис. 263. Шкала ветрочета: 1 — диск; 2 — подвижное кольцо; 3 и 4 — указатели 315 в логарифмах скоростей, обозначена W — ~ и оцифрована в км/час. На ветрочете, кроме того, имеются указатель углов прицеливания 3, укрепленный на неподвижном диске, и подвижный указатель 4 для отметки высот. Для определения угла прицеливания фактически необходимо it вычесть из логарифма Wx логарифм -у, а для этого совмещают подвижный указатель 4 с делением И для .соответствующего значения О и, поворачивая подвижное кольцо 2, устанавливают против указателя 4 величину W^ (эту величину получаю найдя точку ветра на другой стороне ветрочета). Тогда против указателя 3 на шкале углов прицеливания можно прочесть значение Ф для данных условий. При пользовании любыми шкалами необходимо производить установку как можно точнее, так как ошибки в установках в конечном счете вызовут ошибку в мом.енте сбрасывания бомбы, т. е. отрицательно повлияют на меткость бомбометания. • На точности работы прицела сказываются не только точность изготовления деталей и качество сборки, но и масштабы применяемых механизмов. Чем больше масштаб, тем меньшее' влияние окажут ошибки изготовления. Ошибки механизма определяются отношением производственной ошибки к масштабу данного механизма: F-J-1 с ~~ т ' -к, где Е—величина ошибки механизма; Я—величина производственной ошибки; т — масштаб механизма. Так, например, если механизм дает величину путевой ско- мм рости и его линейный масштаб равен 0,1 КМ1час, а возможная производственная ошибка равна 1 мм, то величина ошибки, даваемая этим механизмом, будет равна Е = ---г = 10 км/час. С/,1 » и и Если масштаб механизма /га = 0,5 кч,час'> то ПРИ той же производственной ошибке ?.= — = 2 км[час. 316 Увеличение масштабов вызывает увеличение габаритов механизмов и, следовательно, самого прицела. Поэтому при конструировании прицелов выбирают наименьшие масштабы, при которых ошибки прицела не будут превышать допустимой величины. Кроме масштабов механизмов, на точность работы прицелов оказывают существенное влияние и масштабы шкал, так как ошибки при установке по шкалам, естественно, вызовут ошибку в работе механизмов. Масштабы шкал выбирают так, чтобы при работе со шкалами ошибки были меньше, чем допустимые ошибки механизмов, к которым эти шкалы принадлежат. ОГЛАВЛЕНИЕ Глава первая. Прицеливание................... 5 Глава вторая. Оптика прицелов.............. 12 1. Назначение оптики в прицелах................. 12 2. Основные законы геометрической оптики.......... . 14 3. Детали оптических систем................... 23 4. Диоптрийное приспособление ........ ........ 28 5. Свойства телескопических систем............... 31 6. Оптика коллиматорных прицелов............... 37 7. Преимущества и недостатки телескопической и коллиматорной оптики............................. 39 Глава третья. Счетно-решающие механизмы........... 43 1. Передача вращательного движения............... 43 2. Храповики и храповые передачи................ 53 3. Передачи, преобразующие движение.............. 54 4. Ограничители, стопоры и фиксаторы.............. 58 5. Реверсивные механизмы . . .................. 63 6. Масштабы механизмов .................... 66 7. Суммирующие механизмы................... 69 8. Множительные и тригонометрические механизмы........ 85 9. Графики........................... 103 10. Кулачковые механизмы.................... 114 11. Коноиды........................... 121 Глава четвертая. Регуляторы................... 136 Глава пята я. Электрические синхронные передачи и следящие системы............................ 150 1. Синхронная передача трехпроводная ............ 151 2. Синхронная передача четырехпроводная.......157 3. Синхронная передача с реостатным ключом........161 4. Самосинхронизирующаяся передача (сельсин).......... 162 5. Назначение следящих систем.................. 165 6. Следящие системы с контактным приспособлением Сперри . . . 166 7. Контактное приспособление Эриксона............. 169 8. Анкерное контактное приспособление ............ . 172 9. Следящая система со сдвигающимися щетками ......... 174 10. Следящая система с муфтой.................. 175 П. Следящая система с храповой подачей............. 176 12. Пневматическая следящая система............... 179 13. Амплидин........................... 181 Глава шестая. Вертикали и стабилизаторы .,........... 183 1. Принципы стабилизации визирного луча............ 183 2. Элементарная теория маятника................. 188 3. Маятниковые вертикали................... . 189 4. Основные законы гироскопа.................. 194 5. Гироскопические вертикали .................. 200 6. Стабилизаторы векторов.................... 207 Глава седьмая. Боковая наводка................. 213 1. Векторные способы боковой наводки............ 214 2. Боковая наводка по промеру угла сноса............ 217 3. Метод кратных углов..................... 219 4. Синхронный метод боковой наводки............. 225 Глава восьмая. Методы прицеливания по дальности...... 227 1. Векторный метод....................... 2. Базисные методы....................... 230 3. Временной способ определения момента сбрасывания ...... 243 4. Определение угла прицеливания номографическим способом . . 245 5. Синхронный метод прицеливания................ 246 6. Принцип автосинхронизации.................. 253 7. Принципы учета отставания.................. 257 Глава девятая. Механизмы прицелов............... 264 1. Механизмы боковой наводки.................. 264 2. Механизмы углов визирования................. 273 3. Механизмы углов прицеливания................ 277 4. Механизмы смещения..................... 290 5. Шкалы прицелов....................... 301 Редактор майор Громов В. М. Технический редактор Стрельникова М. А. Корректор Курашов А. А. Г85576 * Подписано к печати 24/9.17 г. Изд. № 42066 # Объем 20 печ. л., 18,49 уч.-изд. л. 48000 тип. зн. в 1 печ. л. ' 2-я типография Управления Военного Издательства МВС СССР имени К. Ворошилова Зак. 370