CC BY
92
ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ПРИЦЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В ХОДЕ ПОЛИГОННЫХ ИСПЫТАНИЙ
Иван Сергеевич Бутримов
Сибирский филиал федерального казенного учреждения «Научно-производственное объединение «Специальная техника и связь» МВД России, 630055, Россия, г. Новосибирск, ул. Кутателадзе, д. 3, старший научный сотрудник, тел. (383)361-07-31
Валерик Сергеевич Айрапетян
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, заведующий кафедрой специальных устройств и технологий, тел. (383)361-07-31
В статье рассматриваются вопросы контроля параметров прицельных устройств в ходе полигонных испытаний. Кратко рассмотрены основные задачи, возлагаемые на прицельную технику, основные составляющие точности наведения оружия в цель.
Предложен способ определения положения линии визирования прицелов на основе оптико-электронной системы, использующей лазер совместно с позиционночувствительным фотоприёмником.
Ключевые слова: прицел, прицельная техника, полигонные испытания, стрелковое оружие, контроль параметров, линия визирования, оптико-электронное устройство, лазер, позиционно-чувствительный фотоприёмник.
OPTICAL-ELECTRONIC DEVICE FOR CONTROL OF PARAMETERS OF SIGHTING DEVICES DURING FIELD TESTS
Ivan S. Butrimov
Siberian branch of the Federal state institution «Scientific production Association «Special equipment and communication» of the Ministry of interior of Russia, 630055, Russia, Novosibirsk,
ul. Kutateladze, D. 3, senior researcher, tel. (383)361-07-31 Valerik S. Hayrapetyan
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., head of the Department of Special devices and technologies, doctor of technical Sciences, tel. (383)361-07-31
The article considers the issues of control parameters sighting devices during field tests. Briefly describes the main tasks entrusted to the sighting equipment, basic components precision weapon guidance systems in goal.
A method is proposed for determining the position of the line of sight sights on the basis of optical-electronic systems, using laser together with a position-sensitive photodetector.
Key words: sight sighting equipment, ground test, small arms, control of parameters, line-of-sight, opto-electronic device, the laser, the position-sensitive photodetector.
Основной задачей, возлагаемой на прицельную технику, является наведение стрелкового оружия в цель, с заданными показателями точности. Техническая невозможность выполнения данного условия соответствует
переходу рассматриваемого образца из категории прицельных устройств в категорию наблюдательных приборов, что для прицельной техники равносильно критерию отказа.
Процесс наведения оружия заключается в совмещении проекции линии визирования, сформированной прицельным устройством, с точкой прицеливания в плоскости цели. Следовательно, точность наведения оружия определяется главным образом точностью совмещения прицельного знака с точкой на цели и точностью углового положения самой линии визирования относительно оси канала ствола оружия.
Точность совмещения прицельного знака с целью определяется погрешностью визирования, которая в свою очередь зависит от видимого увеличения визирной системы прицельного устройства, её разрешающей способности, от светопропускания оптической системы, от формы и угловых размеров прицельного знака, его яркости, от параллакса прицельного знака относительно изображения цели и т.д. Погрешность визирования определяется в основном конструктивными параметрами прицельного устройства, а также качеством его сборки и в процессе эксплуатации, при постоянных внешних условиях (освещённости, прозрачности атмосферы), изменяется мало.
Угловое положение линии визирования определяется, как правило, следующими элементами прицельного устройства:
- прицельной сеткой, задающей положение линии визирования в пространстве предметов;
- объективом прицела, определяющим положение изображения цели относительно прицельной сетки;
- устройством ввода углов прицеливания, обеспечивающим заданное положение линии визирования в соответствии с дальностью до цели, фактическими метеоусловиями и другими условиями стрельбы;
- устройством выверки, обеспечивающим заданное положение линии визирования в соответствии с начальными установками устройства ввода углов прицеливания;
- посадочным (крепёжным) кронштейном, обеспечивающим установку прицела на посадочном месте оружия.
Любые нештатные изменения в работе какого-либо из перечисленных выше элементов прицельного устройства приведут к изменению углового положения линии визирования, что в свою очередь приведёт к снижению точности выполнения основной функции прицела - наведения оружия в цель.
К показателям качества прицельной техники, связанным с определением положения линии визирования относятся [1]:
- стабильность (сбиваемость) положения линии прицеливания относительно первоначального положения в ходе стрельбовых и стендовых проверок;
- погрешность ввода углов прицеливания относительно табличных значений;
- фактическая дискретность механизмов выверки;
- уводы линии прицеливания в направлениях, отличных от истинного направления при выверке прицела и вводе углов прицеливания;
- погрешность положения линии визирования при повторной установке прицела на штатное посадочное место.
Все приведённые выше показатели включены в перечень многих типов проверок и испытаний прицельной техники, являющихся важнейшими этапами практического определения действительных тактико-технических характеристик объектов испытания.
Из перечисленных выше показателей качества прицельной техники одним из важных является стабильность положения линии визирования при воздействии ударных нагрузок, которая служит залогом для достижения максимально высоких значений таких важнейших показателей стрельбы, как точность, кучность и эффективность.
В [2] было показано, что при проведении стрельбовых испытаний прицельной техники, существующие способы контроля положения линии визирования не позволяют сделать однозначные выводы о показателях качества контролируемых прицелов, т.к. ошибки, допущенные в ходе выполнения контроля, могут заметно превышать установленные допуски на стабильность положения линии визирования. В особенности это относится к современным высокоточным прицелам, в которых суммарные погрешности установки линии визирования составляют единицы угловых секунд.
Ниже рассмотрен способ контроля положения линии визирования на основе оптико-электронной системы, использующей лазер совместно с позиционно-чувствительным фотоприёмником [3].
Сущность способа заключается в определении координат линии визирования контролируемого прицельного устройства относительно лазерного луча, однозначно связанного с базовыми элементами стрелкового оружия. Алгебраическая разность координат проекций линии визирования и оси лазерного луча до этапа стрельбовых испытаний и после, определит величину отклонения линии визирования контролируемого прицельного устройства в соответствующем направлении после очередного этапа стрельбовых испытаний.
Схема оптико-электронного устройства, предназначенного для контроля положения линии визирования прицелов, представлена на рис. 1.
Оптико-электронная установка состоит из следующих элементов:
- лазера, формирующего пучок параллельных лучей;
- устройства для установки и однозначного базирования лазера на оружии [4];
- коллимационно-измерительного блока, состоящего из коллимационного канала, формирующего бесконечно удаленное изображение сетки для наведения контролируемого прицела, и измерительного канала с позиционно-чувствительным фотоприёмным устройством, фиксирующим положение лазерного пятна;
- устройства вычисления координат лазерного пятна, связанного с выходом позиционно-чувствительного фотоприёмного устройства;
- жесткого основания, на котором закреплены: опора коллимационноизмерительного блока и опора для установки оружия с контролируемым прицелом;
- механизма угловой и линейной регулировки одной из опор по вертикали и горизонту для оптического сопряжения контролируемого прицела и лазера с коллимационно-измерительным блоком;
- окулярной телевизионной камеры, предназначенной для фиксации и передачи изображения прицельного знака и сетки, формируемой коллимационным каналом.
Рис. 1. Схема оптико-электронной установки на основе лазерной системы
На оптической оси объектива коллимационно-измерительного блока установлен светоделительный элемент. В фокальной плоскости объектива в коллимационном канале размещена сетка с визирным знаком, содержащим контрольную точку (КТ), а в измерительном канале - позиционночувствительное фотоприёмное устройство.
В виду того, что в ходе контроля положения линии визирования нет необходимости знать абсолютное значение угла между линией визирования прицела и осью канала ствола оружия, то лазер может базироваться на любой части оружия, обладающей достаточной стабильностью углового положения относительно посадочного места прицела, например, на внутренней или внешней поверхности канала ствола. Однако, при установке лазера в канале ствола точность измерений может быть снижена из-за неизбежного наличия
нагара, образующегося в ходе стрельбы и теплового расширения ствола, приводящих к изменению углового положения лазерного излучателя относительно первоначального положения, зафиксированного до стрельбы.
В качестве приёмника лазерного излучения используется позиционночувствительное фотоприёмное устройство, например, телевизионная камера на основе ПЗС- или КМОП-матрицы.
В качестве устройства вычисления координат лазерного пятна на позиционно-чувствительном фотоприёмном устройстве используется персональный компьютер с соответствующим программным обеспечением.
Для повышения точности наведения прицела в контрольную точку сетки используется телевизионная камера, обеспечивающая формирование и передачу изображения на внешнее видеоконтрольное устройство - дисплей персонального компьютера.
Лазер имеет длину волны в той области спектра, в которой обеспечивается работа позиционно-чувствительного фотоприёмника. Для ослабления лазерного излучения устанавливаются один или несколько светофильтров или диафрагма с точечным отверстием.
Коллимационно-измерительный блок имеет различные исполнения: с совмещёнными (вышеописанный вариант) или разобщенными каналами. Вариант с совмещёнными каналами обладает компактностью, а также повышает надёжность устройства из-за отсутствия смещения одного канала относительно другого, например, при случайных механических воздействиях, при изменении температуры и т.д.
Вариант с разобщенными каналами наиболее применим для контроля тепловизионных прицелов, работающих в инфракрасном диапазоне длин волн. В этом случае измерительный канал идентичен рассмотренному варианту на рисунке 1, но без сетки с контрольной точкой. Для формирования изображения контрольной точки используется дополнительный коллимационный канал, рассчитанный на работу в соответствующей области спектра.
С макетным образцом рассмотренной оптико-электронной установки были проведены лабораторные исследования, которые показали принципиальную возможность контроля параметров прицельной техники, связанных с определением положения линии визирования.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Министерство внутренних дел Российской Федерации. Правила стандартизации. Прицелы оптические и электронно-оптические для стрелкового оружия. ПР78.01.0020-2009.
2. Айрапетян В. С., Бутримов И. С., Комбаров М. С. Основные аспекты контроля параметров прицельной техники в ходе полигонных испытаний // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Сиб0птика-2013» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 2. -С. 178-183.
3. Патент на полезную модель № 135107 Рос. Федерация. Устройство для контроля положения линии визирования прицелов на стрелковом оружии / Бутримов И. С.,
Аксенов В. А.; ФКУ НПО «СТиС» МВД России; дата публикации: 27 ноября, 2013; начало действия патента: 24 июня, 2013.
4. Патент на полезную модель № 130380 Рос. Федерация. Устройство для установки контрольно - выверочного приспособления на оружии / Аксенов В. А., Айрапетян В. С, Бутримов И. С.; ФКУ НПО «СТиС» МВД России; дата публикации: 20 июля, 2013; начало действия патента: 7 декабря, 2012.
© И. С. Бутримов, В. С. Айрапетян, 2014
