Сборка и юстировка узлов с призмами и зеркалами, работающими в параллельных и сходящихся пучках

Призмы и плоские зеркала обычно применяют в приборах для измерения направления оптической оси системы (например, в перископических приборах), для поворота изображения на некоторый угол (например, призменная система бинокля). Призмы и зеркала устанавливают в параллельных пучках (перед объективами телескопических приборов) или в сходящихся пучках (за объективами). Часто призмы и зеркала устанавливают во вращающиеся оправы, что обеспечивает изменение направления оси визирования при неподвижном корпусе.

В зависимости от места расположения призмы неправильная ее установка оказывает различное влияние на ход лучей в приборе. На рис. 19.3. показано два случая неправильной установки призмы работающей в параллельных пучках. При малом параллельном смещении призма (рис. 19.3, а) происходит лишь смещение пучка лучей, выходящих из призмы, что может привести к небольшому срезанию пучка лучей в приборе. Это смещение призмы не оказывает влияния на работу прибора.

При наклоне призмы (рис. 19.3, б) происходит наклон визирной оси прибора, что всегда сказывается на работе прибора. Наклон визирной оси устраняют разворотом призмы. На рис. 19.4 показано влияние на ход лучей смещения призмы, установленной в сходящемся пучке лучей за объективом визира. Из рисунка видно что параллельное смещение призмы (рис. 19.4, а) в плоскости чертежа и наклон ее (рис. 19.4, б) вызывают смещение изображения относительно перекрестия сетки, а следовательно, и наклон визирной оси прибора. При юстировке призмы в этом случае необходимо устранить обе ошибки установки призмы.

Небольшой наклон призмы с четным числом отражающих граней (например, пентапризма или ромб-призма) в плоскости плавного сечения не приводит к изменениям направления выходящего из примы луча, а приводит лишь к смещению луча в поперечном направлении.

Требования, предъявляемые к точности установки призм в приборе, рассмотрим на примере артиллерийской панорамы (рис. 19.5). Панорама позволяет наблюдателю, находящемуся у окуляра 7 прибора, обозревать окружающие предметы в пределах угла 360° по азимуту путём вращения головной части прибора с помощью червячной передачи 4 – 5. Одновременно, наклоняя головную призму 1 червяком 2, можно визировать по вертикали, т.е. по углу места цели.

При вращении головной приемы вокруг вертикальной оси прибора, при панорамировании, происходит поворот изображения относительно сетки прибора (рис. 19.6, а).

Поворот изображения компенсируют введённой в схему прибора призмы Дове (в параллельных пучках – перед объективом) или призмы Пехана (за объективом, в сходящихся пучках лучей).

Поворот изображения можно компенсировать, если призму Дове вращать в ту же сторону, что и головную призму, но на угол, вдвое меньший (рис. 19.6, б). Для этого в приборе предусмотрена планетарная зубчатая передача, в которой нижнее коническое кольцо 6 (рис. 19.5) неподвижное, а верхнее колесо 3 соединено с головной частью 13 прибора и вращается вместе с головной призмой. Оправа 10 призмы Дове 12 соединена с осью сателлита 11 и поворачивается на угол, равный половине угла поворота головной призмы.

На правильность отсчета панорамой горизонтальных и вертикальных углов оказывают влияние следующие ошибки:

- коллимационная ошибка К (неперпендикулярность нормали гипотенузой грани призмы к оси ее вращения) и неперпендикулярность ℓ горизонтальной оси вращения головной призмы к вертикальной оси вращения;

- боковой наклон q оси визира (в панораме визир состоит из объектива 9, призмы с крышей 8 и окуляра 7 с сеткой);

- наклон вертикальной оси вращения m к оси вращения головной призмы;

- коллимационная ошибка К_д призмы Дове (непараллельность отражающей грани призмы и оси вращения призмы);

- наклон S оси вращении призмы Дове относительно вертикальной оси вращения головкой призмы;

- наклон оси визира относительно оси вращения призмы Дове.

Формулы, оценивающие влияние этих ошибок на правильность отсчета углов, приведены в работе Г. В. Погарева.

При проверке панорамы на многоколлиматорной установке (рис. 20.7) указанные ошибки проявляются в виде «увода» перекрестия панорамы от отвеса при визировании по вертикали и «увода» от горизонта при панорамировании. «Уводы» являются ошибками отсчета горизонтальных и вертикальных углов, и их необходимо устранять.

На «увод» визирной оси влияет сразу нисколько ошибок юстировки, и выявить их из общей ошибки трудно. Поэтому первичные ошибки юстировки устраняют при поузловой сборке прибора; в этом случае влияние каждой ошибки выявить проще.

Устранение наклона отражающей грани призмы или зеркала к оси вращения. Головную призму панорамы и большинство головных призм и зеркал визиров и прицелов располагают перед объективом, в параллельных пучках лучей, поэтому в данном случае устраняют лишь их наклон. В панораме (рис. 19.5) головная призма не имеет юстировочных винтов, и наклон отражающей грани призмы к оси ее оправы исправляют подполировкой опорных выступов под катетные грани призмы. В современных оптических приборах головные призмы и зеркала обычно закрепляют в оправе, имеющей полуоси для шароподшипников.

Наклон зеркала к оси вращения можно контролировать с помощью приспособления, показанного на рис. 19.8.

На призменную подставку 1 устанавливают зеркало в оправе 2. Над зеркалом располагается автоколлимационная трубка 3. При перекладывании оправы зеркала на лагерах подставки лучи, отражающиеся от зеркала, дают смещение автоколлимационного изображения на сетке трубки 3 в направлении наклона нормали зеркала. Смещение устраняют юстировочными винтами оправы зеркала. При этом отражающая поверхность зеркала становится параллельной осям оправы.

Наклон отражающей грани прямоугольной вращающейся призмы можно контролировать на приспособлении, схема которого приведена на рисунке 19.9.

Приспособление состоит из двух автоколлимационных трубок и призменной подставки. Приспособление проверяют по эталонному зеркалу, отъюстирован-ному способом, показанным на рис. 19.8. При этом трубку 2 (рис. 19.9) устанавливают так, чтобы изображение перекрестия трубки 1 совпадало с перекрестием трубки 2 в плоскости чертежа, а оси трубок были перпендикулярны ребру лагеров призменной подставки.

Устранение наклона оси визира. Наклон q визира обусловлен неправильной установкой крышеобразной прямоугольной призмы в сходящемся пучке лучей. Смешение ребра призмы 2 относительно точки пересечения оптической оси объектива 1 и линии, проходящей через центр сетки 3 перпендикулярно оптической оси объектива, вызывает наклон визирной оси (рис. 20.10, а). Отклонение величины угла между оптической осью объектива и ребром призмы от значения 45º также вызывает наклон визирной оси (рис. 19.10, б). Боковое смещение ребра призмы 2 с оптической оси объектива (рис. 19.10, в) вызывает боковой наклон визирной оси.

В панораме наклон призмы в плоскости чертежа исключен, так как катетные грани призмы опираются непосредственно на торцы тубусов окуляра 4 и объектива 1.

Взаимная перпендикулярность торцов тубусов обеспечивается технологически. Наклон визирной оси, показанный на рис. 19.10, а, устраняют путем перемещения оправы объектива 6 (рис. 19.10, б) и разрезной втулки 4, на которые опирается призма. Боковой наклон оси визира 2 можно устранить боковым смещением призмы с крышей 5 с помощью стопорных винтов 3 и разрезной втулки 4. Наклон оси визира можно наблюдать с помощью коллиматора 1.