CC BY
556
УДК 355.623.45
ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНЫХ ДАЛЬНОМЕРОВ В ВОЕННОМ ДЕЛЕ
Николай Николаевич Бардачевский
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат географических наук, доцент кафедры специальных устройств и технологий; Новосибирское высшее военное командное училище, 630117, Россия, г. Новосибирск, ул. Иванова, 49, доцент кафедры, тел. (383)361-07-31, (383)332-50-45, e-mail: bardachevskiy@ngs.ru, тел.
Владимир Анатольевич Литовченко
Новосибирское высшее военное командное училище, 630117, Россия, г. Новосибирск, ул. Иванова, 49, начальник учебной лаборатории кафедры разведки (и воздушно-десантной подготовки); Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант кафедры метрологии и технологии оптического производства, тел. (923)100-89-86, (383)332-50-45, e-mail: litovchienko.vladimir@mail.ru
Денис Владимирович Гришаев
Новосибирское высшее военное командное училище, 630117, Россия, г. Новосибирск, ул. Иванова, 49, курсант 4-го курса батальона войсковой разведки, тел. (923)145-55-07
Рассмотрены лазерные технологии, которые кардинально повысили огневые возможности при выполнении различных видов задач. Принцип лазерных дальномеров основан на том, что при нанесении удара цель облучается лазерным дальномером-целеуказателем.
Ключевые слова: лазерные дальномеры, импульсные лазерные дальномеры, фазовые дальномеры, лазерный прибор разведки, визир, измерение.
APPLICATION LASER RANGEFINDER IN THE MILITARY
Nikolai N. Bardachevsky
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., assistant professor of special devices and technologies; Novosibirsk Higher Military Command School, 630117, Russia, Novosibirsk, 49 Ivanova St., associate professor, tel. (383)361-07-31, (383)332-50-45, e-mail: bardachevskiy@ngs.ru
Vladimir A. Litovchenko
Novosibirsk Higher Military Command School, 630117, Russia, Novosibirsk, 49 Ivanova St., head of the laboratory of the department of educational intelligence (and airborne training); Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., graduate student metrology and optical production technology, tel. (923)100-89-86, (383)332-50-45, e-mail: litovchienko.vladimir@mail.ru
Denis V. Grishayev
Novosibirsk Higher Military Command School, 630117, Russia, Novosibirsk, 49 Ivanova St., student of the 4th course of the reconnaissance battalion, tel. (923)145-55-07
We consider laser technologies that dramatically increased the fire power while performing different kinds of tasks. The principle of laser range finders based on the fact that the striking goal is irradiated with a laser rangefinder-sighting.
Key words: laser range finders, pulsed laser rangefinders, phase range finders, laser survey instrument, sight, measurement.
В настоящее время, в военном деле, наибольшее распространение получили лазерные дальномеры, в основе которых лежит импульсный метод измерения дальности. Несомненно, импульсные лазерные дальномеры лучше всего известны и освоены. Очень малая длительность импульсов, излучаемых многими видами лазеров, в частности твердотельными в режиме модуляции добротности резонатора и, особенно в режиме синхронизации мод, в сочетании с большой энергией таких импульсов открыла дорогу к созданию импульсных дальномеров различного назначения. Наиболее массовый тип таких приборов -дальномеры на основе твердотельных лазеров умеренной мощности (от 1 до 10 МВт при длительности импульса от 10 до 20 нс), работающих в режиме импульсного включения добротности [1].
Импульсный метод основан на непосредственном измерении времени распространения коротких, следующих с регулярной частотой импульсов электромагнитной энергии, которые излучаются передатчиком и проходят путь до объекта и обратно. При импульсном излучении передатчик работает лишь в течение коротких промежутков времени, равных длительности импульсов [3].
К достоинствам импульсного метода можно отнести следующие:
- осуществляется прямое измерение полного расстояния. При этом отсутствует необходимость (как в других методах) знать его приближённое значение;
- использование импульсных лазерных источников излучения позволяет обеспечить более высокую мощность по сравнению с непрерывным излучением. Это позволяет повысить дальность измерений, а небольшие расстояния до объектов измерять без применения специальных отражателей, применение которых свойственно измерениям фазовыми дальномерами [3].
Основным недостатком импульсного метода является меньшая, по сравнению с другими методами, точность измерения расстояний, в основном обусловленная погрешностью определения времени прохождения электромагнитным импульсом двойного расстояния между конечными точками измеряемой линии [3].
Лазерные дальномеры получили широкое распространение в вооружении и военной технике, найдя множество самых различных применений.
Условно современные лазерные дальномеры, применяемые в военных целях, можно разделить на два вида: 1) портативные (устанавливаемые на треноге или удерживаемые в руках при измерении), и 2) стационарные (устанавливаемые на различных видах техники, например: танках, машинах типа БМП и БТР, самолётах, вертолётах).
Портативные лазерные дальномеры могут применяться для решения разного рода военных задач, связанных с необходимостью получения информации о дальности до цели. Большое распространение получили так называемые лазерные дальномеры-бинокли. Они компактны, удобны и просты в эксплуатации, обеспечивают возможность быстрого и эффективного измерения расстояний, имеют небольшую массу (от 1,5 до 2 кг). Погрешность измерения дальности такими приборами чаще всего составляет единицы метров; обеспечение высокой точности не вызывает практических трудностей и не требует учёта метеорологических факторов. Повышать эту точность обычно нет необходимости,
поскольку она соответствует поставленным задачам [4]. Можно сказать, что точность измерений портативных лазерных дальномеров военного назначения составляет в среднем не выше 5 м.
Лазерные дальномеры являются одним из основных современных средств оптической разведки. Измерение дальности до цели является наиболее часто встречающейся задачей при подготовке стрельбы артиллерии и ведении огня. От того, насколько точно будет произведено измерение дальности, зависит эффективность стрельбы артиллерии.
В настоящее время для ведения оптической разведки широко используются лазерные дальномеры серии ЛПР. Эти приборы являются одними из основных в подразделениях войсковой и артиллерийской разведки. Используются в качестве прибора выносного (передового, бокового) наблюдательного пункта, выделяемого из состава подвижного разведывательного пункта самоходных артиллерийских подразделений [6].
Первые две модификации ЛПР предназначены для ведения разведки и наблюдения за местностью, измерения дальности до подвижных и неподвижных объектов, определения координат (в комплекте с углоизмерительным устройством) целей для обеспечения стрельбы и корректировки огня наземной артиллерии [2].
Последующие модификации этих приборов получили усовершенствования, значительно облегчающие работу наблюдателя и сам процесс определения координат, и, что более важно, значительно сократили время определения координат. Некоторые варианты (ЛПР-3) в комплекте не имеют углоизмеритель-ного устройства.
Прибор ЛПР-4 предусматривает работу приемопередатчика и без установки его на углоизмерительную платформу и треногу - работу с рук. При этом измерение горизонтальных и вертикальных углов проводится с помощью электронного компаса, встроенного в приемопередатчик.
В свою очередь, приемопередатчик включает в себя:
- дневной оптический визир с увеличением 7 и 14 крат, позволяющий значительно увеличить дальности обнаружения и распознавания объектов в дневное время и сократить время поиска;
- ночной визирный канал, выполненный на электронно-оптическом преобразователе 3-го поколения, обеспечивающий ведение разведки в ночное время;
- телевизионную систему дневного -ночного видеонаблюдения и контроля изображений, которая обеспечивает: автоматическую запись в запоминающее устройство прибора видеокадров с изображением наблюдаемого объекта и его координатами;
- лазерный дальномерный канал, который работает на безопасной длине волны и обеспечивает измерение дальностей, в несколько раз превышающих дальности, измеряемые ЛПР-3;
- электронный компас;
- систему спутниковой навигации ГЛОНАСС/ GPS;
- блок обработки, хранения и отображения информации.
Углоизмерительная платформа с треногой делает возможным точное наведение визирной оси приемопередатчика на больших дальностях и высокоточное (по сравнению с электронным компасом) измерение углового положения визирной оси. что позволяет добиться требуемой точности измерения координат на больших дальностях.
В военных целях, особенно в последнее время, широкое применение нашли лазерные целеуказатели-дальномеры (ЛЦД). ЛЦД обеспечивают более широкий круг задач, нежели лазерные дальномеры:
- измерение дальности до 10000 м и более с точностью ± 5 м;
- измерение скорости цели;
- поиск и автосопровождение цели по дальности и угловым координатам;
- подсветку цели для устройства ночного видения и др.
По построению ЛЦД близки к лазерным дальномерам и отличаются от них лишь более высокими частотами повторения импульсов (от 20 до 30 Гц) и мощностью зондирующего излучения, которые в данном случае определяются требуемой дальностью захвата цели в лазерной головке самонаведения боепри-паса и точностью угловой пеленгации подсвеченной цели. Поэтому ЛЦД, как правило, имеют большие, чем лазерные дальномеры, массу и габариты. Основная масса существующих ЛЦД построена на базе неодимовых лазеров с длиной волны 1,06 мкм [7].
ЛЦД могут быть переносными или бортовыми. Переносные целеуказате-ли-дальномеры развертываются на командно-наблюдательных пунктах и устанавливается на треноге. А их модернизированный вариант, кроме возможности установки на треноге, может размещаться в командирских машинах управления огнём артиллерии.
Благодаря появлению малогабаритных полупроводниковых лазеров, появилась возможность создания лазерных прицелов-дальномеров для стрелкового оружия.
Следующий этап военного применения лазерных дальномеров - их интеграция с индивидуальным стрелковым оружием пехотинца. Данные разработки ведутся усиленными темпами в многих странах. Суть их заключается в том, что вместо прицела на варианты стрелкового штурмового оружия может устанавливаться специальный модуль управления огнем, включающий в себя лазерный дальномер и баллистический вычислитель. Основываясь на данных о дальности до цели, вычислитель выставляет прицельную марку прицела как для стрельбы из самого автомата, так и из подствольного гранатомета (если он установлен).
Лазерная дальнометрия является одной из первых областей практического применения лазеров в зарубежной военной технике. Первые опыты относятся к 1961г., а сейчас лазерные дальномеры используются в наземной военной техники (артиллерийские, танковые), и в авиации (дальномеры, высотомеры, целеуказатели), и на флоте. Эта техника прошла боевые испытания во многих военных конфликтах. В настоящее время лазерные дальномеры широко применяются практически во всех армиях ведущих стран мира.
В начале 70-х годов появились первые танковые прицелы дальномеры квантовые. До их появления погрешности в определении дальности до цели были одной из основных причин сравнительно невысокой меткости стрельбы танкистов, особенно при движении машины. Лазерный дальномер позволил проводить измерения с очень высокой точностью и практически мгновенно, что и обусловило существенное повышение эффективности огня танков.
Система управления огнём - это автоматизированная система, объединяющая комплекс датчиков и технических средств, обеспечивающих поиск, обнаружение и опознавание целей, а также подготовку вооружений к стрельбе, их наведение и решение задачи поражения цели. В качестве датчиков часто используются радары, инфракрасные обнаружители, лазерные дальномеры и др. Системы управления огнём применяются на военных кораблях, подводных лодках, самолетах, танках, самоходных артиллерийских установках, комплексах ПВО.
«Лазерные дальномеры быстро завоевали почти монопольное положение в системах управления огнём. Высокая точность, полная автоматизация и практически мгновенное определение дальности и угловых координат цели, возможность оперативного введения информации в системы управления огнём -всё это резко повышает эффективность классических видов оружия» [2].
Благодаря использованию лазерных дальномеров в системах управления огнём, удаётся повысить боевые качества орудий или танков [5].
Лазерные технологии кардинально повысили огневые возможности наземной артиллерии. Для поражения точечной цели отпала необходимость привлекать 3-6 орудий и тратить сотни снарядов. Задача стала решаться после нескольких выстрелов одного орудия. На вооружение артиллерии стали поступать артиллерийские управляемые снаряды с лазерной системой наведения на цель. Их принцип основан на том, что при нанесении удара цель облучается лазерным дальномером-целеуказателем. Отражённый от цели луч принимается головкой самонаведения бомбы, снаряда, или управляемой ракеты, которая отправляет соответствующий сигнал системе управления, корректируя траекторию падения [8].
Помимо артиллерии и танков, лазерные дальномеры используются в системах, где требуется в короткий промежуток времени определить дальность с высокой точностью [5]. К таким системам относятся, в частности, оптико-локационные станции, которыми оснащаются современные боевые самолёты и вертолёты. Важным элементом таких станций является лазерный дальномер.
Станции предназначены для обеспечения на всех высотах боевого применения, в том числе на фоне земли, днем и ночью в условиях оптической видимости, при наличии организованных помех решения следующих задач:
- поиск и обнаружение воздушных целей;
- захват и автосопровождение не маневрирующих и маневрирующих воздушных целей по угловым координатам и измерение дальности до них;
- выведение в оптико-электронный прицельный навигационный комплекс угловых координат воздушной цели и значения дальности для формирования
целеуказания головкам самонаведения и обеспечения режима несинхронной стрельбы встроенного пушечного вооружения;
- измерение дальности до поверхности земли в направлении, заданном углом прицеливания.
В состав вертолётных оптико-локационных систем наблюдения и разведки могут входить лазерные целеуказатели-дальномеры, обеспечивающие точное измерение дальности до наблюдаемого объекта. Благодаря специальной следящей системе автоматически удерживается лазерный луч на объекте наблюдения в процессе полёта вертолёта. Это позволяет не только оперативно измерять дальность, но и создавать целеуказание пилотам других вертолетов и наземным операторам [5].
С уверенностью можно сказать, что в России созданы высокоточные, эффективные управляемые артиллерийские, танковые и противотанковые снаряды, в основе разработки которых лежит идея использования лазера как средства точного и оперативного измерения элементов боевой обстановки и управления оружием. Лазер успешно выполняет свои задачи в военном деле, ему нашлось применение во всех видах и родах войск. И совершенно понятно, что на нынешнем этапе времени роль лазеров в жизни человечества будет стремительно возрастать, а его влияние на военное дело будет только усиливаться.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Большаков, В. Д., Деймлих, Ф., Голубев, А. Н., Васильев, В. П. Радиогеодезические и электрооптические измерения [Текст] : учебник для вузов. - М.: Недра, 1985. - 303 с.
2. Оптико-электронные системы и лазерная техника. Энциклопедия [Текст] / под общей редакцией С. Б. Иванова. - М.: Оружие и технологии, 2005. - 720 с.
3. Поклад, Г. Г., Гриднев, С. П. Геодезия [Текст] : учеб. пособие для вузов. - М.: Академический Проект, 2007. - 592 с.
4. Аснис, Л. А., Васильев, В. П., Волконский, В. Б. и др. Лазерная дальнометрия [Текст] / под общей редакцией В. П. Васильева и Х. В. Хиндрикус. - М.: Радио и связь, 1995. - 256 с.
5. Шилов, В., Гришанов, В. Лазер на военной службе. Армейский сборник. №7, 2008. -С. 43 - 45.
6. Патент 2349864 Российская Федерация. Нашлемная разведывательная система пассивного дальнометрирования объектов [Текст] / Пархоменко В. А. и др.; заявитель и патентообладатель Пензенский артиллерийский инженерный институт заявл. 31.01.2007; опубл. 20.03.2009.
7. Устенко, И. М., Можаев, О. А. Состояние, перспективы развития и методы расчёта характеристик лазерных дальномеров, целеуказателей и пеленгаторов лазерного пятна подсвета [Текст] / под общей редакцией В. А. Стефанова. - М.: Гос. НИИ авиац. Систем. Науч-информ. центр. - 1991. - 47 с.
8. Растопшин М.М. Управляемые артиллерийские боеприпасы // Техника и вооружение. - 1999. - № 8. - С. 3-11.
© Н. Н. Бардачевский, В. А. Литовченко, Д. В. Гришаев, 2016
