Статьи / Оружие для самообороны / Коллиматорные прицелы для индивидуального оружия

ВОЛКОВ Виктор Генрихович, доктор технических наук

Коллиматорные прицелы для индивидуального оружия

Источник: журнал «Спецтехника и связь»

В статье рассматриваются, коллиматорные прицелы открытого и закрытого типа для индивидуального оружия (винтовки, автоматы, пистолеты и пр.). Описываются конкретные типы прицелов, их основные параметры, и характеристики, возможности и особенности построения.

В настоящее время для проведения наземных антитеррористических и прочих специальных операций широко используется индивидуальное легкое огнестрельное оружие. Для его эффективного применения необходимы соответствующие прицелы. Различают следующие их виды.

• Открытый механический прицел (рис.1) [1]. Он состоит из мушки, устанавливаемой у дульной части ствола, и прицельной планки с прорезью либо прицельной планки, целиком устанавливаемой у казенной части ствола. На прицельной планке (рамке) нанесена шкала дальностей. На целике нанесена шкала боковых поправок. Положение прорези или целика может изменяться (перемещаться) по высоте и в боковом направлении. Мушка обычно неподвижна и перемещается лишь при приведении оружия к нормальному бою.

• Дневной оптический телескопический прицел (рис.2) [1, 2]. Оптическая часть прицела состоит из объектива, сетки с прицельным знаком, оборачивающей системы и окуляра. Объектив формирует в своей фокальной плоскости перевернутое изображение наблюдаемой сцены (и, конечно, цели). В этой плоскости установлена сетка. Фокальная плоскость объектива совмещена с предметной плоскостью оборачивающей системы, которая создает в своей плоскости изображений прямое изображение наблюдаемой сцены. На эту плоскость сфокусирован окуляр прицела. Для обеспечения выверки прицела используются кинематически связанные с сеткой механизмы углов прицеливания по азимуту и по углу места цели.

• Дневной коллиматорный прицел [2]. Ночной прицел на основе электронно-оптического преобразователя (ЭОП) [3].

•  Ночной прицельный комплекс на основе наголовного прибора ночного видения (ПНВ) (ночного монокуляра или очков ночного видения), выполненного на базе ЭОП а также лазерного целеуказателя, монтируемого на оружии [4].

• Телевизионный прицел [5].

• Тепловизионный прицел [5].

Однако коллиматорные прицелы заслуживают отдельного рассмотрения. Это обусловлено как широкой их номенклатурой, так и разносторонними аспектами их применения. Сравним с коллиматорным прицелом получившие наибольшее распространение механические и оптические прицелы.

Для прицеливания необходимо направить линию визирования прицела на цель. Для механического прицела на линии визирования должны одновременно находиться цель, вершина мушки, прорезь целика и центр зрачка глаза. Процесс такого совмещения достаточно сложен. Кроме того, мушка и целик расположены на различном расстоянии по отношению к входному зрачку глаза. Поскольку глаз не может быть одновременно сфокусирован и на мушку, и на целик, то это приведет к дополнительному усложнению прицеливания, непроизводительным затратам времени и невысокой точности прицеливания. Значительные сложности возникают при стрельбе по подвижным целям. Поскольку механический прицел не имеет увеличения, то и дальность его действия невелика. Прицел подвержен воздействию грязи, снега и пр. При наблюдении элементы прицела частично экранируют его поле зрения. Достоинством прицела является его исключительная простота исполнения, что особенно важно при серийном производстве, надежность и низкая стоимость.

В оптическом прицеле на линии визирования должны одновременно находиться цель, перекрестие (визирный знак) сетки и центр зрачка глаза. По сравнению с механическим прицелом это упрощает процесс визирования. Здесь нет необходимости попеременно фокусировать глаз на отдельные элементы прицела - глаз сфокусирован с помощью окуляра только на сетку прицела. На прицельную сетку наносится шкала боковых поправок. Это позволяет осуществить прицеливание по подвижной цели. Дополнительные возможности по повышению точности прицеливания появляются при нанесении на сетку прицела даль-номерной шкалы. Увеличение прицела всегда больше единицы. Все это позволяет значительно повысить точность прицеливания и дальность стрельбы по сравнению с механическим прицелом. Поле зрения прицела не перекрывается какими-либо его элементами. Прицел размещен в закрытом корпусе, надежно защищающем его от пыли, грязи и осадков. Однако масса и габариты такого прицела, а также его сложность существенно выше, чем у механического прицела. Поле зрения оптического прицела невелико и тем меньше, чем выше увеличение прицела. Для правильного прицеливания зрачок глаза должен быть совмещен с выходным зрачком прицела. При этом поле зрения прицела освещено равномерно. Если зрачок глаза смещен вперед, назад или в сторону от оптической оси прицела и центра его выходного зрачка, то на краях поля зрения появится тень. Прицел сфокусирован «на бесконечность», т.е. на сравнительно удаленную цель. При ее близком расположении фокусировка прицела нарушается, и цель видна не резко. При смещении зрачка глаза в поперечном направлении по отношению к оптической оси прицела в прицеле появляется параллакс - смещение изображения цели по отношению к изображению прицельной сетки. Это резко снижает точность прицеливания. Таким образом, необходим прицел, в котором в наибольшей степени преодолены указанные недостатки механических и оптических прицелов. К таким устройствам относятся коллима-торные прицелы.

Открытый механический прицел
Рис. 1. Открытый механический прицел:
а) самозарядного карабина Симонова;
б) станкового пулемета конструкции Горюнова.
1 - мушка. 2 - прицел, 3 - прицельная планка, 4 - прорезь, 5 - прицельная рамка, 6 - целик [1]

Рис. 2. Дневной оптический телескопический прицел:
Рис. 2. Дневной оптический телескопический прицел:
а) прицел в разрезе;
б) оптическая часть прицела: 1 - объектив,
2 - рамка с прицельными нитями (внутри оправы) или сетка прицельная,
3 - оборачивающая система, 4 - окуляр,
5 - механизм углов прицеливания и боковых поправок [1]

Принцип действия коллиматорно-го прицела иллюстрируется схемой рис. 3. Здесь приведена схема электронного коллиматорного прицела «Кобра» [6]. Коллиматорный прицел (red dot sight, reflex sight) -это оптическая система, использующая пучок параллельных лучей. Параллельность их обеспечивает неискаженное наблюдение цели в пределах видимости, поскольку для глаза рефлектор представляет собой плоскопараллельную пластину (в других коллиматорных прицелах - длиннофокусную линзу, обеспечивающую увеличение прицела, близкое к единице). Прицеливание может осуществляться как одним, так и двумя глазами. Это создает для стрелка практически ничем не ограниченное поле зрения. Рефлектор прицела состоит из отрицательной линзы 1 и положительной линзы 2. На сферическую поверхность склейки линз 1 и 2 нанесено дихроичное покрытие. Он полностью отражает световой поток от светящейся прицельной марки - светодиода либо подсвечиваемого его излучением диафрагмы либо прицельной марки. Светодиод излучает в красной или зеленой области спектра в узком спектральном диапазоне. Световой поток, идущий из бесконечности от цели в широкой области спектра - в видимом диапазоне (0,38 - 0,75 мкм), проходит через рефлектор напрямую в глаз стрелка. Лучи светодиода, отражаясь от сферической поверхности линзы 2, формируют в глазе стрелка изображение прицельной марки из бесконечности. Достигается это тем, что прицельная марка находится в фокальной плоскости сферической поверхности, на выходе которой формируется параллельный пучок. Таким образом, сферическая поверхность рефлектора представляет собой для прицельной марки сферическое зеркало с фокусным расстоянием fK. В глаз стрелка входят два параллельных пучка: один - от цели, другой - от прицельной марки. Ее яркость регулируется вручную или автоматически (плавно или ступенчато). Такая регулировка необходима в условиях меняющейся естественной освещенности - от яркого солнечного дня до сумерек. Это необходимо и с точки зрения сопряжения коллиматорного прицела с ПНВ. Прицельная марка может излучать непрерывно или в прерывистом режиме с частотой 4 - 15 Гц. Процесс прицеливания не требует перефокусировки глаза. Поэтому стрелок видит одновременно и одинаково резко изображение цели и прицельной марки. Для прицеливания достаточно совместить изображение прицельной марки с целью. Светофильтр 3 и диафрагма 4 служат для уменьшения влияния бликов. Установка рефлектора под небольшим углом к оси прицела позволяет вывести прицельную марку (светодиод) из поля зрения прицела. Типичные прицельные марки коллиматорных прицелов представлены на рис. 4.

Коллиматорные прицелы имеют целый ряд преимуществ по сравнению с механическими и оптическими телескопическими прицелами:

  • поле зрения имеет значительные размеры;
  • по сравнению с механическим прицелом поле зрения не экранируется мушкой и целиком;
  • для прицеливания достаточно только совместить с целью прицельную марку;
  • возможно прицеливание не только одним глазом, но и двумя глазами одновременно;
  • большой диаметр выходного зрачка и значительное его удаление;
  • простота прицеливания, повышенная скорость и точность стрельбы, в особенности по подвижным целям;
  • широта диапазона изменения рабочих освещенностей - от яркого солнечного дня до сумерек;
  • сравнительно простое сопряжение с ПНВ обеспечивает возможность стрельбы ночью;
  • высокая механическая прочность, несбиваемость установок;
  • высокая надежность;
  • положение головы стрелка по отношению к прицелу может быть свободной, а не строго фиксированной;
  • уменьшение параллакса по сравнению с оптическим телескопическим прицелом при смещении глаза вдоль и поперек оптической оси прицела;
  • низкая стоимость;
  • минимальные масса и габариты по сравнению с оптическим телескопическим прицелом;
  • большая глубина резко изображаемого пространства - от 1 м до бесконечности.

Рис. 3. Схема построения коллиматорного прицела «Кобра»:
Рис. 3. Схема построения коллиматорного прицела «Кобра»:
1 - отрицательная линза, 2 - положительная линза,
3 - светофильтр, 4 - диафрагма, 5 - прицельная марка (светодиод)

Рис. 4. Типы прицельных марок коллиматорных прицелов
Рис. 4. Типы прицельных марок коллиматорных прицелов

Конечно, коллиматорным прицелам свойственны и недостатки. К ним относятся:

  • увеличение прицелов равно единице, поэтому дальность действия прицела сравнительно невелика, и его невозможно использовать для снайперского оружия;
  • точность прицеливания сильно зависит от смещения зрачка глаза в поперечном направлении по отношению к оси прицела;
  • если вместо плоскопараллельной пластины оптический элемент прицела представляет собой линзу, то возможен небольшой параллакс; для его исключения могут быть использованы свободные от параллакса прицелы (parallax free) на основе зеркала Манжена.

Коллиматорные прицелы бывают открытого и закрытого типа. Прицелы открытого типа имеют открытый корпус. Их преимуществами являются максимальная простота исполнения, широкий угол поля зрения, малая масса. Недостатком прицелов открытого типа является их незащищенность от грязи и осадков. Типичные образцы коллима-торных прицелов открытого типа представлены на фото 1. Коллиматорные прицелы закрытого типа выполнены в закрытом корпусе. Это позволяет защитить внутреннюю часть прицела от пыли, грязи, осадков. Прицелы закрытого типа обеспечивают более высокую точность прицеливания и юстировки, хорошо герметизированы. Многие прицелы заполняют сухим азотом, что предотвращает запотевание. Однако прицел закрытого типа имеет меньшее пропускание, большую массу и меньший угол поля зрения по сравнению с прицелом открытого типа. Прицельная марка в прицеле закрытого типа находится на его оси. Обычно прицел закрытого типа имеет увеличение 1х, но на него может быть установлена афокальная оптическая насадка с увеличением 2,5 - 3х. Это позволяет повысить дальность и точность прицеливания, но приводит одновременно и к сокращению угла поля зрения соответственно в 2,5 - 3 раза, а также к дополнительному увеличению массы прицела. Типичные образцы коллиматорных прицелов закрытого типа представлены на фото 2.

Фото 1. Типичные коллиматорные прицелы открытого типа:
Фото 1. Типичные коллиматорные прицелы открытого типа:
а) «Кобра» [6]; б) BED-40 PANORAMA MK-IV [7];
в) прицел SM 13002 с лазерным целеуказателем Laser Dual Shot Reflex Sight [8]

Фото 2. Типичные коллиматорные прицелы закрытого типа:
Фото 2. Типичные коллиматорные прицелы закрытого типа:
а) BED-30 Super B [9], б) ПКМ 1x25; в) Нить-А

Устройство перемещения прицела состоит из механизма ввода боковых поправок и механизма ввода поправок на дальность. Механизмы ввода поправок содержат движки, которые перемещаются во взаимно перпендикулярных направлениях в горизонтальной и вертикальной плоскостях ходовыми винтами, установленными в корпусе прицела. На ходовые винты установлены шкалы ввода боковых поправок и поправок на дальность. На движке механизма ввода поправок на дальность установлена оптическая призма с зеркальными взаимно перпендикулярными поверхностями [13]. Механизмы выверки прицела имеют винты со шлицами под отвертку или монету и при вращении перемещаются дискретно (щелчками). Перемещение (вращение) каждого из механизмов на один щелчок («клик») соответствует угловому перемещению средней точки прицела (марки прицела) на угол 0,5'. Это примерно соответствует смещению в 6 мм на дистанции 50 м или 1,2 см на 100 м. Для механизма выверки по углу места цели вращение по часовой стрелке соответствует опусканию сетки, а для механизма выверки по азимуту - поворот вправо. Полный диапазон угловых перемещений для каждого из механизмов выверки составляет 5'. Это соответствует 12 см на 50 м или 24 см на 100 м. Для подсветки сетки используется светодиод зеленого или красного цвета свечения. Для его питания могут быть использованы 2 батареи АА типа напряжением 1,5 В каждая, малогабаритные литиевые элементы ЛТ-4250 (отечественные) или CR-2 (1/2 АА, цилиндрические) с рабочим напряжением 3 В [13]. Фирма Bushnell рекомендует использовать батареи Energizer [18].

Блок управления подсветом прицельной марки выполнен с использованием электронного устройства регулировки тока и яркости прицельной марки, микропереключателя, кнопки включения питания - выбора типа прицельной марки, двух микропереключателей и кнопок увеличения/ уменьшения яркости свечения. Блок управления выполнен в виде печатной платы на базе универсального микропроцессора, дополнительно осуществляющего контроль и синхронизацию разрядки источника питания, отключение основного питания через заданный, программируемый на промежуток времени 1 - 8 ч, если не производилось нажатия любой кнопки в течение этого времени. Питание может отключаться в момент производства выстрела. Вместо светодиодов в прицелах могут использоваться тритиевые источники света, не требующие питания, например, применяемые в прицеле «ПКМ-Альфа» [21]. Существует возможность применения и другого источника подсвета, не требующего питания - осветителя Cyalume® фирмы Trijicon (США) [22]. Осветитель выполнен в виде трубочки. В ней содержатся химические вещества, которые перемешиваются при сгибании трубочки. Трубочка вставляется в специальный порт прицела и начинает светиться за счет проходящей в ней химической реакции. Время непрерывной работы такого осветителя составляет не менее 6 ч. В комплекте прицела содержатся 5 таких трубочек.

Регулировка яркости подсвета прицельной марки может осуществляться либо автоматически (за счет работы встроенного фотодетектора) в зависимости от уровня естественной освещенности, либо вручную. Количество позиций ступенчатого режима регулировки подсвета прицельной марки может составлять от 8 до 20. Ступенчатая регулировка осуществляется нажатием кнопок соответствующих микропереключателей. При этом динамический диапазон регулировки яркости марки может достигать 20 000:1. Нажатие и длительное удержание одной из кнопок приведет к пошаговому нарастанию (убыванию) яркости марки вплоть до достижения минимального или максимального значений. Следует особо остановиться на голо-графических коллиматорных прицелах [14 - 18].

Типичные прицелы такого типа представлены на фото 3. Голографический прицел состоит из излучателя - полупроводникового лазера с длиной волны 0,53 или0,65 мкм, коллимирующего объектива, одной или нескольких компенсационных (отражающих) дифракционных решеток и голограммного оптического элемента (ГОЭ). Излучение лазера попадает в коллимирующий объектив. Он формирует пучок с заданной расходимостью. Затем пучок лазерных лучей попадает поочередно на дифракционные решетки, дифрагируя на их периодических структурах, а затем подсвечивает ГОЭ. С него восстанавливается мнимое изображение прицельного знака требуемой формы на определенном расстоянии от стрелка. Между лазером и объективом может быть установлено плоское зеркало, которое изламывает оптическую ось прицела для уменьшения его габаритов. Таким образом, стрелок наблюдает 3-мерное изображение прицельной марки и линии визирования - светящейся линии, направленной на цель. Голограммное изображение наносится на плоскопараллельную пластину и выполняет роль отражателя.

Фото 3. Голографические коллиматорные прицелы: а) EOTech 512, EOTech 552 [17], б) EOTech 516 [17].
Фото 3. Голографические коллиматорные прицелы:
а) EOTech 512, EOTech 552 [17], б) EOTech 516 [17].

Голографический прицел по сравнению с другими коллиматорными прицелами имеет ряд преимуществ [14 - 17]:

  • возможность формирования мнимого изображения прицельной марки при работе в яркий солнечный день и ночью, т.е. широкий динамический диапазон изменения яркости прицельной марки;
  • возможность оперативного изменения типа прицельной марки (до 3);
  • использование различных 2- и 3-цвет-ных изображений прицельной марки, восстанавливаемых на различных расстояниях от плоскости ГОЭ;
  • отсутствие дополнительных погрешностей при прицеливании на дальние расстояния;
  • возможность стрельбы даже тогда, когда выходное окно прицела частично залеплено грязью, снегом, пылью или даже разбито;
  • малые масса и габариты.

К недостаткам такого прицела следует отнести:

  • высокую стоимость из-за необходимости применения полупроводникового лазера, его драйвера и ГОЭ;
  • геометрические и цветовые искажения изображения при наличии в поле зрения ярких источников света;
  • сравнительно небольшой ресурс работы по сравнению с использованием светодиодного излучателя.

Фирма EOTech выпускает несколько серий голографических прицелов [17]. Их отдельные модели имеют специальный режим «NV» для работы с ПНВ. При переходе на этот режим яркость прицельной марки резко снижается. Это позволяет избежать появления гало вокруг прицельной марки во время наблюдения совместно с ПНВ. Самые простые и самые популярные модели - серии EOTech 510, которые могут работать с ПНВ, но без функции «NV». Модели EOTech 550 аналогичны моделям серии 510, но без функции «NV» для работы с ПНВ 1 - 4 поколений. Модели EOTech XPS2 и XPS3 XPS - новейшие и самые компактные прицелы, работающие от одной батарейки типа 123. Модели XPS3 отличаются от моделей XPS2 наличием режима «NV». Модель EOTech G23.FTS 3-х Magnifer имеет в своем составе афокальную оптическую насадку с увеличением 3х, которая позволяет повысить увеличение прицела с 1 до 3х, и с помощью специального крепления может быстро откидываться в сторону [17].

Основные параметры коллиматорных прицелов сведены в табл. 1. На фото 4 представлен характер их крепления на оружии различного типа. На фото 5 показано сопряжения открытого (а) и закрытого (б) коллиматорного прицела с ПНВ для стрельбы ночью [19]. В качестве такого ПНВ может быть использован, к примеру, ночной монокуляр GT-14 [19].

Фото 4. Установка коллиматорного прицела на индивидуальном оружии:
Фото 4. Установка коллиматорного прицела на индивидуальном оружии:
а) прицел «Кобра» [6], б) прицел серии Comp [10],
в) открытый прицел Walter на пневматическом пистолете CPS sport [20]

Фото 5. Сопряжение коллиматорного прицела с прибором ночного видения - ночным монокуляром GT-14:
Фото 5. Сопряжение коллиматорного прицела с прибором ночного видения -
 ночным монокуляром GT-14:
а) открытого типа, б) закрытого типа

Таким образом, коллиматорные прицелы отличаются высокой эффективностью, широкими возможностями их применения на индивидуальном оружии различного типа и являются весьма перспективными приборами для обеспечения стрельбы в широком диапазоне изменения внешних условий

Таблица 1. Основные параметры типичных коллиматорных прицелов для легкого стрелкового оружия (по данным проспектов фирм)

Литература

1. Наставление по стрелковому делу. Основы стрельбы из стрелкового оружия. - М.: Военное издательство МО СССР,1963. - 224 с.
2. Волков В.Г. Дневные приборы, наблюдения, и прицеливания. /Специальная техника, 2003. - № 5. - С. 2 - 13; № 6. - С. 2 - 13.
3. Волков В.Г. Малогабаритные ночные прицелы. /Специальная техника, 2004. - № 1. - с. 12 - 23.
4. Волков В.Г., Саликов В.А., Украинский С.А. Комплекс прицельный универсальный ночного видения. /Прикладная физика, 2005. - № 6. - С. 166 - 167.
5. Волков В.Г. Оптика солдата будущего. /Специальная техника, 2006. - № 5. - С. 2 - 13.
6. Прицел «Кобра» электронный коллиматорный. Проспект. ОАО «Ижевский мотозавод «Аксион-холдинг». - Ижевск, 2008.
7. Коллиматорные прицелы открытого типа фирмы. «НАККО» (Япония). Проспект ООО «Навигатор-Оптик». - М., 2009.
8. Коллиматорные прицелы класса SM. Проспект, фирмы. Bering Optics США,2009.
9. Коллиматорные прицелы закрытого типа HAKKO/NIKON BED-29/30 Super B. Проспект ООО «Навигатор-Оптик». - М., 2009.
10. Aimpoint. Проспект фирмы Aimpoint Inc., США. - 2008.
11. Прицел коллиматорный ПКМ 1х25. Проспект ОАО «Красногорский завод им. С.А. Зверева». - Красногорск МО, 2009.
12. Дневные прицелы. Проспект ФГУП «ПО НПЗ». - Новосибирск, 2009.
13. Пасынков С.А. Бизнес-предложение. Производство и сбыт оптических коллиматорных прицелов. - Ижевск, 2006.
14. Голографический коллиматорный прицел для стрелкового оружия. Проспект МГТУ им. Н.Э. Баумана. - М., 2007.
15. Голографический коллиматорный прицел для стрелкового оружия. Проспект МГТУ им. Н.Э. Баумана. - М., 2008.
16. Голографический коллиматорный прицел для стрелкового оружия. Проспект МГТУ им. Н.Э. Баумана. - М., 2009.
17. Голографические прицелы EOTech. Проспект фирмы EOTech,   США, 2009.
18. Bushnell HOLOsight. Проспект фирмы Bushnell, США, 2009.
19. Advanced Night Vision Systems GT-14. Проспект фирмы N-Vision Optics, LLC, США, 2009.
20. Luftdruckwaffen. Проспект, фирмы Umarex Sportwaffen & Co., Германия, 2008.
21. Прицел коллиматорный «ПКМ-Аль-фа». Руководство по эксплуатации РЭ АРЮК.201213.012РЭ. - М.: ФГУП «Альфа», 2010.
22. Trijicon self - luminous aiming systems. Проспект фирмы Trijicon Inc., США, 2008.

 

Статья опубликована на сайте: 03.02.2014


Яндекс.Метрика