Мiнiстерство освiти и науки України
На тему: «Основи пристрою лазера i застосування його у вiйськовiй технiцi»
Виконав студент
групи 2 ПМ-10
Змiст
Введення
1. Причина дивних властивостей лазерного променя. Когерентне свiтло
1. 1 Анатомiя лазера
2. Застосування лазерiв у вiйськовiй справi
2. 1 Лазерна локацiя - характернi параметри
2. 2 Наземнi лазернi далекомiри i їх застосування в армiях
Висновок
ним пристрiй зв'язку без проводiв, а рiк по тому аналогiчний пристрiй зв'язку без проводiв, а рiк по тому аналогiчний пристрiй запропонував iталiйський технiк i пiдприємець Г. Марконi. Так народилося радiо. В кiнцi минулого столiття бал створений автомобiль з бензиновим двигуном, який прийшов на змiну винайденому ще в ХVШ столiттi парового автомобiля. Не менш вражаючим виявилися досягнення у фiзицi. Тiльки за одне десятирiччя на рубежi двох столiть було зроблено п'ять вiдкриттiв. У 1895 роцi нiмецький фiзик Рентген вiдкрив новий вид випромiнювання, названий пiзнiше його iм'ям. У 1896 р. французький фiзик Антуан Анрi Беккерель вiдкрив явище радiоактивностi, в 1897 роцi англiйський фiзик Дж. Дж. Томсон вiдкрив електрон i в наступному роцi вимiряв його заряд, 14 грудня 1900 року на засiданнi нiмецького фiзичного товариства Макс Планк дав висновок формули для iспускательной здiбностi чорного тiла, цей висновок спирався на абсолютно новi iдеї, що стали фундаментом квантової теорiї - однiєї з основних фiзичних теорiй ХХ столiття. У 1905 р. молодий А. Ейнштейн - йому тодi було всього 26 рокiв - опублiкував спецiальну теорiю вiдносностi. Всi цi вiдкриття виробляли приголомшливе враження i багатьох пiддавали в замiшання - вони нiяк не вкладалися в рамки iснування фiзики, вимагала перегляду її основних уявлень. Ледь почавшись, нове столiття сповiстив про народження нової фiзики, позначив невидиму межу, за якою залишилася колишня фiзика, отримала вiдтепер назву, класична.
Новi фундаментальнi знання привели i до нових технiчних досягнень почалося те, що ми сьогоднi називаємо науково-технiчною революцiєю. Розвиток вакуумної, а пiзнiше - з початку 50-х рокiв - напiвпровiдникової електронiки дозволило створити досить досконалi системи радiозв'язку, радiоуправлiння, радiолокацiї. У 1948 роцi був винайдений транзистор, на початку 60-х рокiв на змiну йому прийшли iнтегральнi схеми - народилася мiкроелектронiка. Розвиток атомної та ядерної фiзики призвело до створення атомної електростанцiї (з 1954 р.) i судiв з атомними двигунами (з 1959 р). Телебачення, швидкодiючi обчислювальнi машини, рiзноманiтнi комп'ютери, промисловi роботи - така наша сьогоднiшня дiйснiсть.
Перший лазер був створений в 1960 роцi - i вiдразу почався бурхливий розвиток лазерної технiки. У порiвняно короткий час з'явилися рiзнi типи лазерiв i лазерних пристроїв, призначених для вирiшення конкретних наукових i технiчних завдань.
Людина нiколи не хотiв жити в темрявi, вiн винайшов багато рiзноманiтних джерел свiтла - вiд канули в минуле стеаринових свiчок, газових рiжкiв, i гасових ламп до ламп розжарювання i ламп денного свiтла, якi сьогоднi висвiтлюють нашi вулицi та будинки. І ось з'явився ще одне джерело свiтла - лазер.
Це джерело свiтла абсолютно незвичайний. На вiдмiну вiд усiх iнших джерел, вiн зовсiм не призначається для освiтлення. Звичайно при бажаннi лазери можуть застосовуватися в якостi екстравагантних свiтильникiв. Однак використовувати лазерний промiнь з метою висвiтлення настiльки ж нерацiонально, як опалювати кiмнату спалюється в камiнi асигнуваннями. На вiдмiну вiд iнших джерел свiтла лазер генерує свiтловi променi, здатнi гравiрувати, зварювати рiзати матерiали, передавати iнформацiї., Здiйснювати вимiрювання, контролювати процесу, отримувати особливо чистi речовини, направляти хiмiчнi реакцiї ... Так що це справдi дивовижнi променi.
1. Причина дивних властивостей лазерного променя. Когерентне свiтло
Для пояснення цих властивостей у науковому мовi є спецiальний термiн когерентнiсть. Вченi скажуть, що свiтло вiд лампи розжарювання некогерентен, а лазерне випромiнювання когерентно - i все їм зрозумiло. Людинi ж, недостатньо освiченому в галузi фiзики, треба очевидно, пояснити, що таке некогерентне або когерентне свiтло.
У загальних рисах таке пояснення дати начебто нескладно. Цiлком зрозумiло, що потiк свiтла, що поширюється вiд будь-якого джерела є сумарний результат висвiчування безлiчi елементарних випромiнювачiв, якими є окремi атоми або молекули свiтиться тiла. У разi лампи розжарювання кожен атом - випромiнювач висвiчується, нiяк не узгоджуючи з iншими атомами-випромiнювачами, тому в цiлому виходить свiтловий потiк, який можна називати внутрiшньо непорядним, хаотичним. Це є некогерентне свiтло. У лазерi ж гiгантську кiлькiсть атомiв випромiнювачiв висвiчується погоджено в результатi виникає внутрiшньо упорядкований свiтловий потiк. Це є когерентний свiтло.
лазер малопотужний настiльки, що його промiнь можна спокiйно,, ловити,, в руку. До того ж промiнь не, слiпучо-бiлий, а соковитого червоного кольору. Щоб вiн був краще видно, треба створити в лабораторiї напiвтемрява i легку задимленiсть. Промiнь майже не розширюється i скрiзь має практично однакову iнтенсивнiсть. Можна розмiстити на його шляху ряд дзеркал i змусити його описати. складну ламану траєкторiю в просторi лабораторiї. У результатi виникне ефективне видовище - кiмната, як би, перекреслена,, в рiзних напрямках яскравими червоними прямими нитками.
що лазерний промiнь - це обов'язковi безперервний потiк свiтлової енергiї. У бiльшостi випадкiв лазери генерують не безперервний свiтловий пучок, а свiтловi iмпульси.
1. 1 Анатомiя лазера
Як виглядає лазер? На що вiн схожий? Лазери вiдрiзняються великою рiзноманiтнiстю. Існує величезна кiлькiсть рiзних типiв лазерiв, вони розрiзняються не тiльки характеристиками генерується ними випромiнювання, але також зовнiшнiм виглядом, розмiрами, особливостями конструкцiї.
"Серце лазера" - його активний елемент. В одних лазерiв вiн являє собою кристалiчний або склянний стрижень цилiндричної форми. В iнших це вiдпаятися скляна трубка, всерединi якої перебуває спецiально пiдiбрана газова сумiш. У третiх - кювета зi спецiальною рiдиною.
1. 2 Типи лазерiв
Продовжуючи знайомитися з лазерами, зробимо екскурсiю по великому лазерному господарству. Зупинимося на деяких типах лазерiв.
в яких генерується випромiнювання народжується на переходах мiж енергетичними рiвнями вiльних iонiв (застосовується термiн "iоннi лазери").
- Лазери, генеруючi на переходах мiж рiвнями вiльних атомiв.
- Лазери, генеруючi на переходах мiж рiвнями молекул (так званi молекулярнi лазери) З величезного числа газорозрядних лазерiв видiлимо три: гелiй-неоновий (як приклад лазера, що генерує на переходах в атомах), аргоновий (iонiв лазер) i СО2-лазер (молекулярний лазер ). Гелiй-неонової лазер має три основних робочих переходу, на довжинах хвиль 3,39 та 1,15 i 0,63 мкм.
Генерацiя в СО2-лазерi вiдбувається на переходах мiж коливальними рiвнями молекули вуглекислого газу (СО2) основними є переходи на довжинах хвиль 9,6 i 10,6 мкм. Основними складовими газової сумiшi є вуглекислий газ i молекулярний азот.
Ексимернi лазери. Так називають газовi лазери генерують на переходах мiж електронними станами ексимерних (разлетних) молекул. До таких молекул вiдносяться, наприклад молекули Ar2, Kr2, Xe2, ArF, KrCl, XeBr та iн Цi молекули мiстять атоми iнертних газiв.
Зауважимо, що в ексимерних лазерах реалiзованi найбiльш низькi значення генеруються довжин хвиль. Так. в лазерi на молекулах Хе2 спостерiгалася генерацiя на довжинi хвиль 0,172 мкм, в лазерi на молекулах Kr2 0,147 мкм, в лазерi на Ar2 0,126 мкм.
Електроiонiзацiонние лазери. В якостi iонiзуючого випромiнювання використовують ультрафiолетове випромiнювання, електронний пучок з прискорювача, пучки заряджених частинок, що є продуктами ядерних реакцiй.
активних центрiв i в кiнцевому рахунку перетворюється в енергiю когерентного свiтла.
Наведемо приклад реакцiй замiщення, якi використовуються в хiмiчних лазерах: F H2 -> HF H, F D2 -> DF D, H Cl2 -> Hcl Cl, Cl HJ -> HCl J.
Зiрочка вказує на те, що молекула утворюється у збудженому коливальному станi.
Існує ще ряд ознак класифiкацiї лазерiв, але вiднесемо їх розгляд до спецiальної лiтератури.
2. Застосування лазерiв у вiйськовiй справi
1. Лазерна локацiя (наземна, бортова, пiдводна).
5. Лазернi ситний ПРО i ПКО, створюванi в рамках стратегiчної оборонної iнiцiативи - СОІ.
Зараз, отриманi такi параметри випромiнювання лазерiв, якi здатнi iстотно пiдвищити тактико-технiчнi данi рiзних зразкiв вiйськової апаратури (стабiльнiсть частоти порядку 10 в -14, пiкова потужнiсть 10 в -12 Вт, потужнiсть безперервного випромiнювання 10 у 4 Вт, кутовий розчин променя 10 в -6 радий, t = 10 в -12 с, ... = 0,2... 20 мкм.
Лазерної локацiєю називають область оптiкоелектронiкi, що займається виявленням i визначенням мiсця розташування рiзних об'єктiв за допомогою електромагнiтних хвиль оптичного дiапазону, випромiнюваного лазерами. Об'єктами лазерної локацiї можуть бути танки, кораблi, ракети, супутники, промисловi та вiйськовi споруди. Принципово лазерна локацiя здiйснюється активним методом. Нам вже вiдомо, що лазерне випромiнювання вiдрiзняється вiд температурного тим, що воно є вузьконаправленим, монохроматичного, має велику iмпульсивну потужнiсть i високу спектральну яскравiсть. Все це робить оптичну локацiю конкурентоспроможною в порiвняннi з радiолокацiї, особливо при її використаннi в космосi (де немає поглинаючого впливу атмосфери) i пiд водою (де для ряду хвиль оптичного дiапазону iснують вiкна прозоростi).
В основi лазерної локацiї, так само як i радiолокацiї, лежать три основнi властивостi електромагнiтних хвиль:
1. Здатнiсть вiдбиватися вiд об'єктiв. Мета i фон, на якому вона розташована, по-рiзному вiдображають впало на них випромiнювання. Лазерне випромiнювання вiдбивається вiд всiх предметiв: металiчних i неметалiчних, вiд лiсу, рiллi, води. Бiльш того, воно вiдбивається вiд будь-яких об'єктiв, розмiри яких менше довжини хвилi, краще, нiж радiохвилi. Це добре вiдомо з основної закономiрностi вiдображення, за якою слiд, що чим коротше довжина хвилi, тим краще вона вiдбивається. Потужнiсть вiдображеного в цьому випадку випромiнювання обернено пропорцiйна довжинi хвилi в четвертого ступеня. Лазерному локатору принципово притаманна i велика знаходжувальної здатнiсть, нiж радiолокатори - чим, коротше хвиля, тим вона вища. Тому-то виявлялася в мiру розвитку радiолокацiї тенденцiя переходу вiд довгих хвиль до бiльш коротким. Проте виготовлення генераторiв радiодiапазону, випромiнюючих понад короткi радiохвилi, ставало все бiльш важкою справою, а потiм i зайшло в глухий кут.
2. Здатнiсть поширюватися прямолiнiйно. Використання вузькоспрямованого лазерного променя, яким проводитися перегляд простору, дозволяє визначити напрямок на об'єкт (пеленг цiлi).
Цей напрямок знаходять розмiщенням осi оптичної системи, формує лазерне випромiнювання (в радiолокацiї - у напрямку антени). Чим вже промiнь, тим з бiльшою точнiстю може бути визначений пеленг. Визначимо коефiцiєнт спрямованої дiї i дiаметр антени за такою простою формулою, G = 4п * S / 2 де G - коефiцiєнт спрямованої дiї, S площа антени, м2, / довжина хвилi випромiнювання мкм.
Простi розрахунки показують - щоб отримати коефiцiєнт спрямованостi близько 1,5 при користуваннi радiохвиль сантиметрового дiапазону, потрiбно мати антену дiаметром близько 10 м. Таку антену важко поставити на танк, а тим бiльше на лiтальний апарат. Вона громiздка i нетранспортабельними. Потрiбно використовувати бiльш короткi хвилi.
Кутовий розчин променя лазера, виготовленого з використанням твердотiльного активної речовини, як вiдомо, становить лише 1,0 - 1,5 градуса i при цьому без додаткових оптичних фокусуючих систем (антен). Отже, габарити лазерного локатора можуть бути значно менше, нiж аналогiчного радiолокатора. Використання ж незначних за габариту м оптичних систем дозволить звузити промiнь лазера до декiлькох кутових хвилин, якщо в цьому виникне необхiднiсть.
3. Здатнiсть лазерного випромiнювання поширюватися з постiйної швидкiстю дає можливiсть визначати дальнiсть до об'єкта. Так, при iмпульсному методi дальнометрирования використовується наступне спiввiдношення: L = ct i 2 де L вiдстань до об'єкта, км, С - швидкiсть поширення випромiнювання км / с, t i час проходження iмпульсу до цiлi i назад, с.
Розгляд цього спiввiдношення показує, що потенцiйна точнiсть вимiру дальностi визначається точнiстю вимiрювання часу проходження iмпульсу енергiї до об'єкта i назад. Абсолютно ясно, що чим, коротше iмпульс, тим краще (за наявностi хорошої смуги пропускання, як кажуть радисти). Але нам вже вiдомо, що самої фiзикою лазерного випромiнювання закладена можливiсть отримання iмпульсiв з тривалiстю 10-7 - 10-8 с. А це забезпечує гарнi данi лазерному локатору.
Якими ж параметрами прийнято характеризувати локатор? Якi його паспортнi данi? Розглянемо деякi з них, див. рис.
Перш за все зона дiї. Пiд нею розумiють область простору, в якiй ведеться спостереження. Її межi обумовленi максимальної i мiнiмальної дальностi дiї i межами огляду по куту мiсця i азимуту. Цi розмiри визначаються призначенням вiйськового лазерного локатора.
Іншим параметром локатора є час огляду. Пiд ним розумiється час, протягом якого лазерний промiнь призводить одноразовий огляд заданого обсягу простору.
Наступним параметром локатора є зумовленi координати. вони залежать вiд призначення локатора. Якщо вiн призначений для визначення мiсцезнаходження наземних i надводних об'єктiв, то досить вимiрювати двi координати: дальнiсть та азимут. При спостереженнi за повiтряними об'єктами потрiбнi три координати. Цi координати слiд визначати iз заданою точнiстю, яка залежить вiд систематичних i випадкових помилок. Їх розгляд виходить за рамки цiєї книги. Однак будемо користуватися таким поняттям, як роздiльна здатнiсть. Пiд роздiльною здатнiстю розумiється можливiсть роздiльного визначення координат близько розташованих цiлей. Кожнiй координатi вiдповiдає своя роздiльна здатнiсть. Крiм того, використовується така характеристика, як перешкодозахищенiсть. Це здатнiсть лазерного локатора працювати в умовах природних (Сонце, Мiсяць) i штучних перешкод.
І дуже важливою характеристикою локатора є надiйнiсть. Це властивiсть локатора зберiгати свої характеристики i встановлених межах в заданих умовах експлуатацiї.
Схема лазерного локатора, призначеного для вимiрювання чотирьох основних параметрiв об'єкта (дальностi, азимута, кута мiсця i швидкостi) див. рис. на стор 17. Добре видно, що конструктивно такий локатор складається з трьох блокiв: передавального, приймального i iндикаторного. Основне призначення передавального локатора генерування лазерного випромiнювання, формування його в просторi, в часi i напрямку в район об'єкта. Передавальний блок складається з лазера з джерелом порушення, модулятора добротностi, скануючого пристрою, що забезпечує посилку енергiї в заданiй зонi по заданому закону сканування, а також передавальної оптичної системи.
Основне призначення приймального блоку - прийом випромiнювання вiдбитого об'єктом, перетворення його в електричний сигнал i обробка для видiлення iнформацiї про об'єкт. Воно складається з приймальнi оптичної системи, iнтерференцiйного фiльтра, приймача випромiнювання, а також блокiв вимiрювання дальностi, швидкостi та кутових координат.
Індикаторний блок служить для вказiвки в цифровiй формi iнформацiї про параметри мети.
У залежностi вiд того, для якої мети служить локатор, розрiзняють: далекомiри, вимiрювачi швидкостi (доплерiвськi локатори), власне локатори (дальнiсть, азимут, i кут мiсця).
2. 2 Наземнi лазернi далекомiри
в наземнiй вiйськовiй технiцi (артилерiйськi, такi), i в авiацiї (далекомiри, висотомiри, цiлевказiвники), i на флотi. Ця технiка пройшла бойовi випробування у В'єтнамi i на Близькому Сходi. В даний час ряд далекомiрiв прийнятий на озброєння в багатьох армiях свiту.
Завдання визначення вiдстанi мiж далекомiром i метою зводиться до вимiрювання вiдповiдного iнтервалу часу мiж зондирующим сигналом i сигналом, вiдбиття вiд мети. Розрiзняють три методи вимiрювання дальностi в залежностi вiд того, який характер модуляцiї лазерного випромiнювання використовується в далекомiри: iмпульсний, фазовий чи фазово-iмпульсний. Зовнiшнiй вигляд iмпульсного вiддалемiра зображений на малюнку.
Сутнiсть iмпульсного методу дальнометрирования полягає в тому, що до об'єкта надсилається зондуюче iмпульс, вiн же запускає тимчасової лiчильник в далекомiра. Коли вiдбитий об'єктом iмпульс приходить до далекомiру, то вiн зупиняє роботу лiчильника. За часового iнтервалу автоматично висвiчується перед оператором вiдстань до об'єкта. Використовуючи ранiше розглянуту формулу, оцiнимо точнiсть такого методу дальнометрирования, якщо вiдомо, що точнiсть вимiрювання iнтервалу часу мiж зондирующим i вiдбитим сигналами вiдповiдає 10 в -9 с. Оскiльки можна вважати, що швидкiсть свiтла дорiвнює 3 * 10в10 см / с, отримаємо похибка у змiнi вiдстанi близько 30 см. Фахiвцi вважають, що для вирiшення ряду практичних завдань цього цiлком достатньо.
При фазовому методi дальнометрирования лазерне випромiнювання модулюється за синусоїдальним законом. При цьому iнтенсивнiсть випромiнювання змiнюється в значних межах. У залежностi вiд дальностi до об'єкта змiнюється фаза сигналу, що впав на об'єкт. Вiдбитий вiд об'єкта сигнал прийде на приймальний пристрiй також з певною фазою, що залежить вiд вiдстанi. Це добре показано в роздiлi геодезичних далекомiрiв. Оцiнимо похибку фазового далекомiра, придатного працювати в польових умовах. Фахiвцi стверджують, що оператору (не дуже квалiфiкованого солдату) не складно визначити фазу з помилкою не бiльше одного градуса. Якщо ж частота модуляцiї лазерного випромiнювання становить 10 МГц, то тодi похибка вимiрювання вiдстанi складе близько 5 см.
ньому є лазер на рубiнi з вихiдною потужнiстю 2. 5 Вт i тривалiстю iмпульсу 30 нс. У конструкцiї далекомiра широко використовуються iнтегральнi схеми. Випромiнювач, приймач i оптичнi елементи змонтованi в моноблоцi, який має шкали точного звiту азимута i кута мiсця мети. Харчування далекомiра виробляється то батареї нiкелево-кадмiєвих акумуляторiв напругою 24 в, що забезпечує 100 вимiрювань дальностi без пiдзарядки. В iншому артилерiйської далекомiри, також було узято на озброєння армiй, є пристрiй для одночасного визначення дальностi до чотирьох цiлей., Що лежать на однiй прямiй, шляхом послiдовного стробування дистанцiй 200,600,1000,2000 i 3000 м.
що дозволяє застосовувати його в складених умовах. Далекомiр можна сполучати при необхiдностi з пiдсилювачем зображення або телевiзiйним вiзиром. Режим роботи далекомiра передбачає або вимiрювання через кожнi 2 с. протягом 20 с. i з паузою мiж серiєю вимiрювань протягом 20 с. або через кожнi 4 с. протягом тривалого часу. Цифровi iндикатори дальностi працюють таким чином, що коли один з iндикаторiв видає останню вимiряну дальнiсть, i в пам'ятi iншого зберiгаються чотири попереднi вимiрювання дистанцiї.
Дуже вдалим лазерним далекомiром є LP-4. Вiн має в якостi модулятора добротностi оптико-механiчний затвор. Приймальна частина далекомiра є одночасно вiзиром оператора. Дiаметр вхiдний оптичної системи складає 70 мм. Приймачем служить портативний фотодiод, чутливiсть якого має максимальне значення на хвилi 1,06 мкм. Лiчильник оснащений схемою стробування по дальностi, що дiє з установки оператора вiд 200 до 3000 м. У схемi оптичного вiзира перед окуляром помiщений захисний фiльтр для запобiгання очi оператора вiд впливу свого лазера при прийомi вiдбитого iмпульсу. Випромiнювач в приймач змонтованi в одному корпусi. Кут мiсця мети визначається в межах 25 градусiв. Акумулятор забезпечує 150 вимiрювань дальностi без пiдзарядки, його маса всього 1 кг. Далекомiр пройшов випробування i був закуплений в низцi країн таких як - Канада, Швецiя, Данiя, Італiя, Австралiя. Крiм того, мiнiстерство оборони Великобританiї уклало контракт на поставку англiйської армiї модифiкованого далекомiра LP-4 масою у 4. 4. кг.
в загальному корпусi, з Монокулярний оптичним вiзиром шестиразового збiльшення, в поле зору якого є свiтлове табло з свiтлодiодiв, добре помiтних як уночi, так i вдень. У лазерi в якостi джерела випромiнювання використовується аллюминиевой-иттриевой гранат, з модулятором добротностi на нiобiтi лiтiю. Це забезпечує пiкову потужнiсть в 1,5 Мвт. У приймальнi частини використовується здвоєний лавинний фотодетектор з широкосмуговим малошумливим пiдсилювачем, що дозволяє детектувати короткi iмпульси з малою потужнiстю, що становить всього 10 в -9 Вт Помилковi сигнали, вiдбитi вiд сусiднiх предметiв, що знаходяться в стовбурi з метою, виключається з допомогою схеми стробування по дальностi. Джерелом живлення є малогабаритна акумуляторна батарея, що забезпечує 250 вимiрiв без пiдзарядки. Електроннi блоки далекомiра виконанi на iнтегральних та гiбридних схемах, що дозволило довести масу далекомiра разом з джерелом живлення до 2 кг.
Установка лазерних далекомiрiв на танки вiдразу зацiкавила зарубiжних розробникiв вiйськового озброєння. Це пояснюється тим, що на танку можна ввести далекомiр в систему управлiння вогнем танка, нiж пiдвищити його бойовi якостi. Для цього був розроблений далекомiр AN/VVS-1 для танка М60А. Вiн не вiдрiзнявся за схемою вiд лазерного артилерiйського далекомiра на рубiнi, однак, крiм видачi даних про дальностi на цифрове табло в лiчильно-вирiшальне пристрiй системи керування вогнем танка. При цьому вимiр дальностi може проводиться як навiдником гармати так i командиром танка. Режим роботи далекомiра - 15 вимiрювань в хвилину протягом однiєї години. Зарубiжна друк повiдомляє, що бiльш досконалий далекомiр, розроблений пiзнiше, має межi вимiру дальностi вiд 200 до 4700 м. з точнiстю 10 м, i лiчильно-вирiшальне пристрiй, пов'язане з системою управлiння вогнем танка, де спiльно з iншими даними обробляється ще 9 видiв даних про боєприпаси. Це, на думку розробникiв, дає можливiсть вражати цiль з першого пострiлу. Система керування вогнем танкової гармати має в якостi далекомiра аналог, розглянутий ранiше, але в неї входять ще сiм чуттєвих датчикiв i оптичний прицiл. Назва установки "Кобельда". У пресi повiдомляється що вона забезпечує високу ймовiрнiсть ураження цiлi i незважаючи на складнiсть цiєї установки перемикач механiзму балiстики в положення, вiдповiдне обраному типу пострiлу, а потiм натиснути кнопку лазерного далекомiра. При веденнi вогню по рухомiй цiлi навiдник додатково опускає блокувальний перемикач управлiння вогнем для того, щоб сигнал вiд датчика швидкостi повороту башти при стеженнi за метою надходив за тахометром в обчислювальний пристрiй, допомагаючи виробляти сигнал установи. Лазерний далекомiр, що входить в систему "Кобельда", дозволяє вимiрювати дальнiсть одночасно до двох цiлей, розташованих у створi. Система вiдрiзняється швидкодiєю, що дозволяє зробити пострiл в найкоротший час.
близько 1000 м, i вiдчувається лише на дальностi 1500 м, i бiльше, то для рухомих цiлей виграш явний. Видно, що ймовiрнiсть ураження рухомої цiлi при використаннi лазерної системи в порiвняннi з iмовiрнiстю ураження при використаннi системи з стереодальномером вже на дистанцiї 100 м, пiдвищується бiльш нiж в 3,5 рази, а на дальностi 2000 м., де система зi стереодальномером ставати практично неефективною , лазерна система забезпечує вiрогiднiсть поразки з першого пострiлу близько 0,3.
система супроводу повiтряних цiлей та вимiрювання дальностi до них. Система дозволяє проводити точне вимiрювання азимута, кута мiсця i дальностi. Данi можуть бути записанi на магнiтну стрiчку i обробленi на ЕОМ. Система має невеликi розмiри i масу i розмiщується на рухомому фургонi. У систему входить лазер, що працює в iнфрачервоному дiапазонi. Приймальний пристрiй з iнфрачервоною телевiзiйною камерою, телевiзiйне контрольне пристрiй, що стежить дзеркало з сервопроводом, цифровий iндикатор i записуючий пристрiй. Лазерний пристрiй на неодимовому склi працює в режимi модульованої добротностi i випромiнює енергiю на хвилi 1,06 мкм. Потужнiсть випромiнювання становить 1 Мвт в iмпульсi при тривалостi 25 нс i частотi слiдування iмпульсiв 100 Гц. Расходимость лазерного променя 10 мрад. У каналах супроводу використовуються рiзнi типи фотодетекторiв. У приймальному пристрої використовується кремнiєвий свiтлодiод. У каналi супроводу - решiтка, що складається з чотирьох фотодiодiв, за допомогою яких виробляється сигнал неузгодженостi при змiщеннi мети в бiк вiд осi вiзування по азимуту i куту мiсця. Сигнал з кожного приймача надходить на вiдео-пiдсилювач з логарифмiчною характеристикою i динамiчним дiапазоном 60 дБ. Мiнiмальною пороговий сигнал при якому система стежить за метою становить 5 * 10в-8Вт. Дзеркало спостереження за метою приводиться в рух по азимуту i куту мiсця сервомоторами. Система стеження дозволяє визначати мiсце розташування повiтряних цiлей на вiдстанi до 19 км. при цьому точнiсть супроводу цiлей, визначається експериментально становить 0,1 мрад. по азимуту i 0,2 мрад за кутом мiсця мети. Точнiсть вимiрювання дальностi 15 см.
Якщо потрiбно вимiрювати невеликi вiдстанi, але з бiльшою частотою циклiв вимiрювань, то використовують фазовi далекомiри з випромiнювачем на напiвпровiдникових лазерах. До них у виглядi джерела застосовується, як правило, арсенiд галiю. Ось характеристика одного з далекомiрiв: вихiдна потужнiсть 6,5 Вт в iмпульсi, тривалiсть якого дорiвнює 0,2 мкс, а частота проходження iмпульсiв 20 кГц. Расходимость променя лазера складає 350 * 160 мрад тобто нагадує пелюсток. При необхiдностi кутова розбiжнiсть променя може бути зменшена до 2 мрад. Приймальний пристрiй складається з оптичної системи, на фокальнiй площинi якої розташована дiафрагма, що обмежує поле зору приймача в потрiбному розмiрi. Колiмацiя виконується короткофокусної лiнзою, розташованої за дiафрагмою. Робоча довжина хвилi становить 0,902 мкм, а дальнiсть дiї вiд 0 до 400 м. У пресi повiдомляється, що цi характеристики значно покращенi в бiльш пiзнiх розробках. Так, наприклад вже розроблений лазерний далекомiр з дальнiстю дiї 1500 м. i точнiстю вимiрювання вiдстанi 30 м. Цей далекомiр має частоту слiдування 12,5 кГц при тривалостi iмпульсiв 1 мкс. Інший далекомiр, розроблений в США має дiапазон вимiру дальностi вiд 30 до 6400 м. Потужнiсть в iмпульсi 100 Вт, а частота проходження iмпульсiв становить 1000 Гц.
Оскiльки застосовується кiлька типiв далекомiрiв, то намiтилася тенденцiя унiфiкацiї лазерних систем у виглядi окремих модулiв. Це спрощує їх складання, а також замiну окремих модулiв в процесi експлуатацiї. За оцiнками фахiвцiв, модульна конструкцiя лазерного далекомiра забезпечує максимум надiйностi i ремонтопридатностi в польових умовах.
зазвичай неодимовi скло або аллюминиевой-натрiєвий гранат, що забезпечує роботу далекомiра без системи охолодження. Всi цi елементи головки розмiщенi в жорсткому цилiндричному корпусi. Точна механiчна обробка посадкових мiсць на обох кiнцях цилiндричного корпусу головки дозволяє проводити їх швидку замiну i установку без додаткового регулювання, а це забезпечує простоту технiчного обслуговування та ремонту. Для початкової юстування оптичної системи використовується опорне дзеркало, укрiплене на ретельно обробленої поверхнi головки, перпендикулярно осi цилiндричного корпусу. Освiтлювач дифузiйного типу являє собою два входять один в iншiй цилiндра мiж стiнками яких знаходиться шар окису магнiю. Модулятор добротностi розрахований на безперервну стiйку роботу або на iмпульсну з швидким запусками. основнi данi унiфiкованої головки такi: довжина хвилi - 1,06 мкм, енергiя накачування - 25 Дж, енергiя вихiдного iмпульсу 0,2 Дж, тривалiсть iмпульсу 25 нс, частота проходження iмпульсiв 0,33 Гц протягом 12 с дозволяється робота з частотою 1 Гц ), кут розходження 2 мрад. Внаслiдок високої чутливостi до внутрiшнiх шумiв фотодiод, передпiдсилювач i джерело живлення розмiщуються в одному корпусi з можливо бiльш щiльною компоновкою, а в деяких моделях все це виконано у виглядi єдиного компактного вузла. Це забезпечує чутливiсть порядку 5 * 10 в -8 Вт.
iмпульсу. Сигнали запуску i зупинки генеруються цим же фотоприймачем i йдуть тим же тракту, що виключає систематичнi помилки визначення дальностi. Оптична система складається з афокальних телескопа для зменшення расходимости лазерного променя i фокусуючого об'єктива для фотоприймача. Фотодiоди мають дiаметр активної майданчики 50,100, i 200 мкм. Значному зменшенню габаритiв сприяє те, що прийомна й передавальна оптичнi системи сумiщенi, причому центральна частина використовується для формування випромiнювання передавача, а периферiйна частина - для прийому вiдбитого вiд цiлi сигналу.
Висновок
За останнiй час в Росiї i за кордоном були проведенi великi дослiдження в галузi квантової електронiки, створенi рiзноманiтнi лазери, а також прилади, заснованi на їх використаннi. Лазери тепер застосовуються у локацiї й у зв'язку, в космосi i на землi, у медицинi й будiвництвi, в обчислювальнiй технiцi та промисловостi, у вiйськовiй технiцi. З'явився новий науковий напрям голографiя, становлення i розвиток якої також немислимо без лазерiв.
Однак, обмежений обсяг цiєї роботи не дозволив вiдзначити такий важливий аспект квантової електронiки, як лазерний термоядерний синтез, про використання лазерного випромiнювання для одержання термоядерної плазми. Стiйкiсть свiтлового стиснення. Не розглянуто такi важливi аспекти, як лазерне подiл iзотопiв, лазерне одержання чистих речовин, лазерна хiмiя i багато iншого. Але ми розглянули одну з частин вживання лазерiв у вiйськовiй технологiї, якi зараз широким фронтом вторгаються в нашу дiйснiсть, забезпечуючи часом унiкальнi результати. Людина отримала у своє розпорядження iнструмент для повсякденної наукової та виробничої дiяльностi.
"революцiя" у свiтi заснована на сьогоднiшнiх досягненнях лазерної технiки. Цiлком можливо, що через 50 рокiв дiйснiсть виявиться значно багатшими нашої фантазiї…
Може бути, перемiстившись в "машинi часу" на 50 рокiв вперед, ми побачимо свiт, що затаївся пiд прицiлом лазерiв. Потужнi лазери, нацiлившись з укриттiв на космiчнi апарати i супутники. Спецiальнi дзеркала на навколоземних орбiтах приготувалися вiдбити в потрiбному напрямку нещадний лазерний промiнь, направити його на потрiбну цiль. На величезнiй висотi зависли потужнi гамма-лазери, випромiнювання яких здатне в лiченi секунди знищити все живе в будь-якому мiстi на Землi. І нiде сховатися вiд грiзного лазерного променя - хiба, що сховатися у глибоких пiдземних сховищах.
Все це залежить вiд нас, вiд наших дiй сьогоднi, вiд того, наскiльки активно всi ми буде ставитися до досягнень нашого розуму правильно, i направляти нашi рiшення у гiдне русло цiєї неосяжної "рiчки" яка називається - Лазер.
Лiтература
"Знайомтеся - лазери" Радiо i зв'язок 1993 р
2. Федоров Б. В. "Лазери основи пристрою i застосування" вид. ДОСААФ 1990
3. Тарасов Л. В. "Лазери дiйснiсть i надiї" вид. Наука 1985
4. Орлов В. А. Лазери у вiйськовiй технiцi Воениздат 1986
5. Редi Дж. "Промислової застосування лазерiв" Свiт 1991
6. Авiацiя i космонавтика № 5 1981 р. з 44-45
"Локатори на лазерах" Воениздат
8. Федоров Б. Ф. "Лазернi прилади та системи лiтальних апаратiв" Машинобудування 1988
9. Лазери в авiацiї. (Пiд ред. Сидорина В. М.) Воениздат 1982
|
