Научная статья на тему 'Приборы ночного видения и принадлежности к ним'

Приборы ночного видения и принадлежности к ним Текст научной статьи по специальности «Приборы ночного видения»

CC BY
756
188
Поделиться

Похожие темы научных работ по электронике и радиотехнике , автор научной работы — Волков Виктор Генрихович,

Текст научной работы на тему «Приборы ночного видения и принадлежности к ним»

.

ПРИБОРЫ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ К НИМ

Приборы ночного видения (ПНВ) на базе электронно-оптических преобразователей (ЭОП) широко используются в специальной технике для наблюдения, прицеливания и вождения транспортных средств в ночных условиях и при пониженном уровне естественной освещенности. Об этих ПНВ достаточно подробно сообщалось в работах [1 — 7].

Для расширения функциональных возможностей ПНВ их часто комплектуют различными принадлежностями. Это создает основу для модернизации ПНВ и их исполнения на базе унифицированных модулей [8, 9]. Рассмотрим теперь подробно эти принадлежности и оценим их роль в повышении эффективности применения ПНВ. К основным принадлежностям ПНВ относятся:

♦ сменные объективы и афокальные оптические насадки, гидрообъективы вместо традиционных объективов для наземного применения ПНВ;

♦ адаптеры и кронштейны для фото- и видеосъемки через ПНВ;

♦ штативы, кронштейны и ремни крепления ПНВ, сменные рукоятки для их удержания в руке;

♦ инфракрасные (ИК) осветители, а также осветители для подводного видения, лазерные целеуказатели;

♦ дальномеры;

♦ цифровые магнитные компасы;

♦ адаптеры для сопряжения ПНВ с дневными оптическими приборами;

♦ микрофоны и средства связи;

♦ преобразователи напряжения для питания от бортсети различного вида;

♦ зарядно-разрядные устройства;

♦ дисплеи;

♦ оголовья ременные, маски для крепления ПНВ на голове оператора, кронштейны для крепления к шлемам;

♦ прицельные принадлежности;

♦ укладочные средства (сумки, футляры, кейсы, ящики);

♦ адаптеры для контроля параметров;

♦ патроны осушки;

♦ наглазники из мягкой резины;

♦ специализированный инструмент.

В технике ПНВ широко распространены очки ночного видения [4]. Они имеют однократное увеличение для наблюдения местности с неискаженным масштабом изображения. Дальность видения ростовой фигуры человека при нормальной прозрачности атмосферы и при уровне естественной ночной освещенности (3 — 5)х10-3 лк для очков ночного видения на основе наиболее распространенных ЭОП поколения 11+ составляет 200 м. Для повышения этой дальности необходимо обеспечить увеличение Г > 1. Для решения этой задачи используют два способа:

1) применение сменных объективов

[10];

2) применение съемных афокальных

оптических насадок [11 — 15].

Характерным примером применения первого способа служат очки ночного видения ПН-14К-1* [10] (фото 1а).

с этим большее распространение получил второй способ. Основные параметры афокальных насадок для ПНВ приведены в табл. 1. Афокальные насадки можно быстро установить и демонтировать в любых условиях, не нарушая герметичности ПНВ. Внешний вид типичных афокальных насадок представлен на фото 2, а характер изображения, наблюдаемого в очки ночного видения при разных увеличениях — на фото 3 [12].

1

11

Фото 1. а - очки ночного видения

ПН-14К-1х; б - ПНВ ПН-14К-4х

В них используется объектив с фокусным расстоянием 27 мм и относительным отверстием 1:1,25. При этом увеличение очков составляет Г = 1х, угол поля зрения — 40°. При замене данного объектива на другой с фокусным расстоянием 100 мм и относительным отверстием 1:1,22 увеличение прибора возрастает до Г = 4х, а угол поля зрения становится равным 9°. Тем самым очки ночного видения преобразуются в бинокль ночного видения, удерживаемый в руках (фото 1б). Схема очков ночного видения ПН-14К-1х дана на рис. 1а, а объектива с фокусным расстоянием 100 мм — на рис. 1б.

Замена объективов осуществляется быстро и просто. Однако при такой замене происходит разгерметизация ПНВ, что создает трудности при работе в полевых условиях — в прибор попадут грязь, пыль, осадки и пр. В связи

Фото 2. Афокальные линзовые насадки с увеличением 2,5х (а) и 4х (б); очки ночного видения ЛМ/РУБ-7Б с установленными на них афокальными насадками с увеличением 3х (в) и 5х (г)

Применение нормированного ряда объективов, стыкуемых с корпусом ПНВ, оправдано для построения и се-

Фото 3. Типичный характер изображения, наблюдаемого в очки ночного видения с увеличением 1х (а), с афокальной насадкой увеличением 3х (б) и увеличением 5х (в)

рийного производства ПНВ модульной конструкции. Однако бывают ситуации, когда замена объективов неизбежна. В частности, для работы ПНВ под водой вместо обычного объектива может быть установлен гидрообъектив [17]. По сравнению с традиционным объективом, работающим в области спектра 0,4 — 0,9 мкм гидрообъектив рассчитан на длину волны 0,546 мкм и имеет диапазон ахроматизации 0,48 — 0,6 мкм. Фокусное расстояние гидрообъектива для очков ночного видения составляет 25 мм, относительное отверстие 1:1,3, угол поля зрения 30°, масса в стекле (вместе с иллюминатором) — 34 г.

Рис. 1. Схема построения очков ПН-14К-1 (а) и сменного объектива с фокусным расстоянием 100 мм (б)

Для фото- и видеосъемки ночью необходимо стыковать ПНВ с фото-или видеокамерой [3]. Для этой цели служат сменные адаптеры. Например, фирма Night Vision Equipment Company (США) [12] предлагает устройство для стыковки ПНВ с фото- и видеокамерами. Устройство NVECIU (NVEC Camera Intensifier Unit) представляет собой объединенные в едином корпусе (рис. 2) ЭОП поколения III (1) с адаптером 2 под объектив и с адаптером 3 под камеру.

Фото 5. Кронштейн

для крепления ПНВ Dedal 360

к видеокамере (а),

ПНВ ПН-4 с фотокамерой

на штативе (б),

он же с видеокамерой (в)

Рис. 2. Адаптеры на фото-и видеокамеру

ЭОП может иметь разрешающую способность 57 или 64 штр/мм [12]. Предусмотрена возможность стыковки под крепление 1/3", 1/2", 2/3". ФГУП ПО НПЗ (РФ) предлагает набор адаптеров для присоединения объективов фото- и видеокамер, имеющих резьбу под фильтр М37х0,75, М40,5х0,5, М49х0,75, М55х0,75,М58х0,75, М72х0,75, М77х0,75, М83х1, М86х1 [10]. Фирма ВшЬпеП (США) предлагает адаптер для ПНВ под фотокамеру с резьбой М52 и длиной 28 мм (фото 4), а также адаптер под видеокамеру с посадочным размером 042x21 мм [18].

(фото 5, рис. 3) [19]. Типичный характер стыковки ПНВ ПН-4К с помощью адаптеров с фото- и видеокамерой показан на фото 5б, в [10]. ПНВ МПН8-КМ имеет адаптер для установки на телескоп с посадочным размером 1,25"

[19].

Если тренога имеет лимб, то существует возможность измерения углов по азимуту и по углу места цели с высокой точностью, доходящей до 1 мрад.

Фото 4. Фотоадаптер 52 мм

Для удобной и точной регулировки положения ПНВ по отношению к фото- и видеокамере представляется целесообразным применение адаптеров в виде кронштейнов. Они позволяют регулировать положение ПНВ и камеры по высоте и в продольном направлении с последующей фиксацией

Рис. 3. Кронштейн (фотовидеоадаптер) ПНВ «Альфа-9022» (ФГУП «Альфа»): 1 - направляющая планка; 2 - уголок; 3 - направляющая механизма крепления; 4 - штативный винт; 5, 6 - фиксирующие винты;

7 - стопорный винт; 8 - штифт

Для удержания ПНВ в руке он может быть оснащен сменной съемной рукояткой.

ПНВ не всегда удобно и возможно держать в руке. В связи с этим он должен быть установлен на штативе или на треноге. Поэтому многие ПНВ имеют стандартное резьбовое гнездо 1/4"х20 для крепления ПНВ на штативе или треноге (фото 6) [10].

Фото 6. Крепление прибора дальнего наблюдения ПДН-К на треноге с лимбом (а) и прибора ПДН-КМ на стойке с выносным кронштейном (б)

В частности, фирма Instro Precision Ltd, (Великобритания) предлагает целый ряд треног (фото 7) [20]. Они предназначены для установки на них ПМ всех типов. Их можно регулировать по высоте, отслеживать положение объекта наблюдения по азимуту и по углу места цели в широких пределах,

Фото 7. Тренога LOSTH фирмы Instro Precision Ltd. (Великобритания)

Основные параметры треног приведены в табл. 2. Фирма Instro Precision Ltd. предлагает также головки-гониометры (табл. 2), монтируемые на треноге или на транспортных средствах любых видов [20]. Эти устройства допускают два независимых перемещения с осевой скоростью 50 град./с, точ-

ное измерение координат по азимуту и по углу места цели, имеют интерфейс для связи с персональным компьютером и удовлетворяют требованиям военного стандарта MIL STD 810 Е (фото 8).

Широко распространенными принадлежностями к ПНВ являются инфракрасные осветители и целеуказатели [6]. Для ПНВ, предназначенных для подводного видения, эти устройства излучают в зеленой области спектра [17]. Конкретным примером типичных ИК-осве-тителей являются светодиодные приборы «Альфа-8011» и «Альфа-111» ФГУП «Альфа» (РФ) (фото 9) [21]. Их основные параметры приведены в табл. 3.

Фото 9. Светодиодные ИК-осветители «Альфа-8011» (а) и «Альфа-8111» (б)

На фото 10 показаны ИК светодиодный осветитель «Луч-4» и ИК лазерный целеуказатель «Луч-3» [22]. Лазерные целеуказатели используются

в основном для комплектации наго-ловных ночных монокуляров и очков ночного видения, образуя совместно с ними ночной прицельный комплекс. Лазерные целеуказатели монтируются на оружии, их положение выверяется таким образом, чтобы при стрельбе пули попадали в пятно подсвета, формируемого целеуказателем. Стрелку достаточно только придать оружию положение, при котором пятно подсвета совмещается с целью, — и можно открывать огонь.

Фото 10. ИК светодиодный осветитель «Луч-4» (а) и ИК лазерный целеуказатель «Луч-3» (б) для ночных охотничьих прицелов серии «Кедр»

Не видимое для глаза ИК-пятно подсвета и цель наблюдаются в наго-ловный ПНВ. Такой комплекс позволяет вести огонь с ходу, при десантировании и весьма эффективен при проведении антитеррористических операций. Характерным примером такого устройства является ночной прицельный комплекс «Альфа-1962» [23] (рис. 4). Комплекс может быть исполь-

Рис. 4. Ночной прицельный универсальный комплекс «Альфа-1962» и его принадлежности: 1 - ночной монокуляр «Альфа-9022»; 2 - целеуказатель лазерный «Альфа-7115»; 3 - насадка афокальная; 4 - ИК-осветитель «Альфа-8111»; 5 - крепление универсальное «Альфа-6211»; 6 - оголовье с регулируемыми ремнями; 7 - устройство зарядно-разрядное УЗР-УБ

Фото l2. Портативный лазерный дальномер YARDAGE фирмы Bushnell (СШ.A)

зован как для стрельбы, так и для наблюдения в сумерки и ночью. В этом комплексе используется лазерный це-леуказатель «Альфа-7115» [12],

Основные параметры типичных лазерных целеуказателей приведены в табл. 4. ^ фото 11 представлены наиболее интересные модели лазерных целеуказателей фирмы Night Vision Equipment Company (CIF) [12],

В комплект ПШ часто входят фильтры: нейтральные для проверки ПМ в дневных условиях, красные КС-17 и КС-19 для повышения контраста изображения в условиях атмосферной дымки и ряд других фильтров. Для подводных ПHB применяют узкополосные зеленые фильтры,

а

в

Фото 11. Лазерные целеуказатели: а - GCP-2; б - ACР-2; в - комбинированный лазерный осветитель-целеуказатель ATILLA; г - дневно-ночной лазерный целеуказатель AIM-200

г

б

Фото 13. Цифровой магнитный компас: а - стыкуемый с очками ночного видения через их объектив; б, в - дополнительные блоки, прилагаемые к ПНЕ, -WRIST-TOP DNS PRO и HANDHELD DNS PRO

В комплект ПНВ может входить портативный лазерный дальномер. Характерным его примером может служить модель YARDAGE фирмы Bushnell (США) (фото 12) [18]. Прибор обеспечивает измерение дальности в преде-

лах 14 — 850 м с точностью ±1 м. Увеличение визира дальномера составляет Г = 1х, напряжение питания =3 В, габариты 45x100x80 мм, масса 0,204 кг [18]. Типичный вид поля зрения лазерного дальномера дан на рис. 5

Рис. 5. Вид поля зрения лазерного дальномера YARDAGE: 1 (SCAN) -режим сканирования, позволяющий непрерывно отслеживать положение цели, до которой измеряется дальность, 2 - индикатор разряда батареи питания, 3 - перекрестие: при его совмещении с изображением цели следует нажать кнопку и выполнить измерение, 4 - индикатор дальности цифровой

В комплект ПНВ может входить цифровой магнитный компас. Он может быть выполнен в виде узла, сопряженного с входным зрачком объектива ПНВ, в частности, очков ночного видения (фото 13а) [15], либо в виде портативного отдельного блока (рис. 13б, в) [18]. Такой компас обеспечивает определение положения сторон света с точностью не хуже 1°.

Продолжение в № 2, 2008 г.

Литература

I

Волков В.Г. Ночные приборы наблюдения. /

Специальная техника, 2004, № 4, с. 2 — 15.

Волков В.Г. Малогабаритные ночные прицелы. / Специальная техника, 2004, № 1, с. 12 — 23.

Волков В.Г. Приборы, ночной фото- и видеосъемки. / Специальная техника. 2004, № 3, с. 2 — 14.

Волков ВТ. Наголовные приборы, ночного видения. / Специальная техника, 2002, № 5, с. 2 — 15.

Волков В.Г. Технология наблюдательных приборов «день/ночь». /Специальная техника, 2002, № 6, с. 2 —

10, 2003, № 1, с. 2 — 9.

Волков В.Г. Лазерные осветители и целеуказатели для приборов ночного видения. /

Специальная техника, 2002, № 2. с. 2 — 10.

Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы, улучшения видимости в сложных условиях. М.: Недра-Бизнесцентр, 1999, 286 с. Гоев А.И. Модернизация приборов ночного видения. / Специальная техника, 2002, № 2. с. 11 — 14.

9. Гоев А.И. Расширение функциональных возможностей приборов ночного видения на базе унифицированных модулей. /Специальная техника. 2002, № 3, с. 13 — 17.

10. Ночные наблюдательные приборы.. Проспект ФГУП «ПО Новосибирский приборостроительный завод», Новосибирск, 2002.

3

5

6.

8

11. Приборы, ночного видения.

Каталог ФГУП «Альфа», М., 2006.

12. Vision Equipment Company. Каталог США, 2006.

13. Night Vision Devices. Каталог фирмы. Litton, США, 2005.

14. ITT Industries International Low Enforcement and Security Catalog 2004.Каталог фирмы ITT, США, 2004.

15. ITT Industries International Military Catalog 2004. Night Vision Products. Каталог фирмы ITT, США, 2004.

16. Night Vision Systems Каталог фирмы. Litton, США, 2006.

17. Волков В.Г. Приборы, подводного видения. У Специальная техника, 2003, № 3, с. 2 — I5, № 4, с. 2 — I0.

18. Night Vision. Проспект фирмы. Bushnell Performance Optics, США, 2004.

19. Приборы, ночного видения.

Каталог фирмы. «Дедал-НВ», М., 2006.

20. Tripod Mounting Systems. Сборник проспектов фирмы Instro Precision Ltd., Великобритания, 2006.

21. ИК-осветитель «Альфа-80П».

Проспект ФГУП «Альфа», М., 2006.

22. Прицелы, для. охотничьего оружия. Кронштейны, и. планки. Проспект ЦКБ «Точприбор», Новосибирск, 2006.

23. Ночной прицельный универсальный комплекс «Альфа-!962». Проспект ФГУП «Альфа», М., 2006.

з

В

Страна, фирма Модель Увеличение, крат Угол поля зрения, град. Относи- тельное отверстие

РФ, ФГУП «Альфа» HA-2,5 2,5 10 1:1,5

РФ, ФГУП «Альфа» HA-4,0 4,0 8 1:1,5

РФ, ЗАО «Юпитер» насадка 3 х 3,0 12

РФ, ЗАО «Юпитер» насадка 5х 5,0 7

США, Night Vision Equipment Company ML-3 3,0 11,6 1:1,5

США, Night Vision Equipment Company 550-1503-001 5,0 7,7 1:2,4

США, Litton 3х 3,0 13,5 1:1,35

США, Litton 4х 4,0 10,2 1:1,6

США, Litton 5х 5,0 7,7 1:2,7

США, Litton 6х 6,0 6,6 1:1,8

Диапазон фокусировки, м Габариты, диаметр х длина, мм Масса, кг Примечание

5-оо 0 70x50 0,25 диапазон рабочих температур -50 —1- 50° С, рассчитана для области спектра 0,4 - 0,9 мкм

10 - оо 0 81x109,5 0,40 диапазон рабочих температур -50 —1- 50° С, рассчитана для области спектра 0,4 - 0,9 мкм

0 56x77 0,27

0 56x98 0,30

15-00 0 75x60 0,19

25-оо 0 90x76 0,3686

3-00 0,228 диапазон рабочих температур -51 —1-49° С

15-00 0,528 диапазон рабочих температур -51 —1-49° С

25-оо диапазон рабочих температур -51 —1-49° С

50 - оо 1,028 диапазон рабочих температур -51 —1-45° С

Г [■№[■]

Модель Тип Масса, кг Габариты, мм Пределы регулировки по высоте, см Масса полезной нагрузки, кг, в статике/ в движении Пределы поворота по горизонту/ по вертикали, град. Макс. осевая скорость, град./с Точность позиционирования, град, /угловое разрешение, мрад Напряжение питания, В Диапазон рабочих температур, °С

Meerkat тренога <1,0 20-45 15/- 360/ + 30 -40- +71

LOSFA тренога <1,4 20-45 15/- 360/ -40- +71

LOSTH тренога <2,25 30-70 26/- 360/ +22,5 -40- +71

WASP моториз. поворотная головка* 12 300x330x160 20/- ±200/ ±90 50 0,28/- = 20-32

MANTIS моториз. поворотная головка* 30 593x253x501 150/40 -/ ±90 50 0,056/0,0056 = 20-32 -30- +71

MANTIS L моториз. поворотная головка* 26 593x253x404 35/25 -/ ±90 50 0,056/0,0056 = 20-32 -30- +71

MAXI головка с ручным поворотом 5,4 212x100x165 25/- 360/ + 30 -30- +71

MAXI Heavy Duty головка с ручным поворотом 6,4 260x150x165 50/- 360/ ±22,5 0,056/0,0056 = 10-33 -40- +71

THOR цифровая головка* <25 160x173x120 12/- ±200/ ±90 0,28/0,0056 = 10-33

WATHMAN моториз. поворотная головка* 19(21) 360x303x210 35 (50)/- ±200/ ±45 50 0,28/0,0056 -30- +71

Примечание: * - треноги имеют осевую стабилизацию и интерфейс ЯБ-232/422/485 для связи с персональным компьютером.

Страна, фирма Модель Длина волны, мкм Мощность излучения, мВт Угол подсвета, град. Напряжение питания, В Ток потребления, мА Масса, кг Габариты, мм Время непрерывной работы при + 20° С, ч Диапазон рабочих температур, °С

РФ, ФГУП «Альфа» Альфа- 8011 0,82 35 4-9 = 3 250-300 0,075 0 22x120 2-4 -40- +40

РФ, ФГУП «Альфа» Альфа- 8111 0,82 25 4-9 = 3 160-220 0,12 22x15x120 1,5-2,5 -40- +40

Беларусь, БЕЛОМО ИК-фонарь ИВД 7400 0,80-0,84 20 4,8-3,6' = 3 0,2 0 25,4x100 -40- +50

Канада, NewconIM Optik Company 5-20 = 3 0,132 120x40x25 7 -40- +55

Канада, NewconIM Optik Company 4-16 = 3 0,11 0 22x200 5 -40- +55

Канада, NewconIM Optik Company 1-15 = 6 0,2 0 40x165 2 -40- +55

Таблица 4. Основные параметры типичных лазерных целеуказателей для наголовных ПНВ (по данным проспектов фирм)

Страна, фирма Модель Дальность действия, м Длина волны, мкм Угол подсвета Мощность излучения, мВт Напряжение питания, В Масса, кг Габариты, мм Время непрерывной работы при + 20° С, ч Диапазон рабочих температур, °С

РФ, ФГУП ПО НПЗ ЦЛН-1К* 150 0,83 до Г (узкий луч), до 3'(широкий луч) 0,5-5 = 1,5 0,35 135x50x130 6 (минимум) -35- +40

РФ, ФГУП «Альфа» Альфа-7115 200 0.83-0,85 1,8' 2 = 2,4-3,0 0,36 120x110x42 24 -40- +55

США, ITT АСР-2 3000-1000 0,83 1,8'-7,2' 50-175 = 2,4-3,0 0,128 0 19x63,5

США, ITT GCP-2 3000-1000 0,83 1,8'-7,2' 50-175 = 2,4-3,0 0,132 171,4x44,4x47,6

США, ITT GCP-2C 3000-1000 0,83 1,8'-7,2' 100 = 28 0,284 222x54x41,2

США, ITT ATILLA 3000-1000 0,83 1,8' (целеуказатель), 0,05-15° (осветитель) 50 150 = 2,4-3,0 0,213 133,3x63,5x38

США, ITT VITAL 1000-12 000 0,83 1,8' 0,07-100 = 2,4-3,0 0,255 133,4x63,5x38

Примечание: *- ток потребления прибора 100 мА.