УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОПТИЧЕСКИХ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ ОТ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к устройствам защиты оптико-электронных и визуально-оптических приборов и глаз наводчика от лазерного облучения.
Предпосылки предложенного технического решения.
1. Существуют приборы, с помощью которых можно обнаружить встречное оптическое наблюдение и прицеливание. Такие приборы иногда называют «Антиснайпер».
2. Эти приборы эффективно применяются для обнаружения дневных оптико-электронных приборов - ОЭП - (прицелы, бинокли, трубы, ТВ камеры), оставаясь для них незаметными.
3. Эти же приборы могут обнаружить и ночные ОЭП, такие как низкоуровневые ТВ камеры и приборы ночного видения (ПНВ). Но для этой ночной оптики приборы-обнаружители хорошо заметны. Эффективные обнаружители тепловизионной оптики пока не существуют.
4. Рынок существующих приборов-обнаружителей ограничен приборами 3 типов, разработанными и изготавливаемыми несколькими компаниями в России. Все, что есть за рубежом, пришло из России.
5. Приборы-обнаружители являются активными, т.е. они создают подсвет пространства. Если этот подсвет попадает в объектив встречной оптики, то эта оптика отражает подсвет в обратную сторону, создает т.н. световозвратный блик.
6. В приборах-обнаружителях рядом с излучателем установлен приемник световозвратного блика, который регистрирует обнаружение встречного оптического наблюдения или прицеливания и указывает местоположение обнаруженной оптики в наблюдаемом пространстве и ее дальность.
7. Все существующие приборы-обнаружители оптики излучают в диапазоне длин волн от 800 до 910 нм, относящемуся к ближнему инфракрасному (ИК) диапазону электромагнитного (ЭМ) спектра. Другие длины волн в излучателях приборов-обнаружителей не используются по следующим причинам:
- ультрафиолетовое излучение (<350 нм) быстро затухает в атмосфере и дальность действия таких приборов крайне ограничена;
- в видимой части спектра (380-780 нм) излучение подсвета заметно для обнаруживаемой оптики, т.е. создается демаскирующий фактор;
- при длинах волн более 910 нм световозвратный блик ослабевает из-за увеличения в искомой оптике пятна рассеяния (дифракция), которое, в основном, и формирует блик, а также из-за меньшей чувствительности используемых приемников. Все это приводит к заметному сокращению дальности обнаружения, как одного из основных критериев их эффективности.
8. Мощность излучения в приборах-обнаружителях такова, что это излучение не видно для глаза человека в дневное время, но его можно заметить невооруженным глазом на расстояниях до 100 м в темное время суток и ночью.
Задача предложенного технического решения.
Защита снайпера (наблюдателя) от возможности быть обнаруженным приборами-обнаружителями такого класса. Такое устройство можно определить как «Анти-Антиснайпер».
Технический результат.
Техническим результатом предложенной полезной модели является защита оптических и оптико-электронных приборов от обнаружения лазерным излучением, а также защита снайпера и оптико-электронных приборов от поражения лазерным излучением.
Уровень техники
Из уровня техники Известны способы и устройства защиты приборов ночного видения от оптических помех видимого и инфракрасного излучения:
а) защитные устройства с дополнительной подсветкой фотохромного материала (Барачевский В.А., Василевский О.Н., Сущев Г.А. и др. Расширение светового диапазона телевизионных камер с помощью электрохромных светофильтров // Техника средств связи. Сер. Техника телевидения. - 1981. - Вып. 2. - С. 13-18. Барачевский В.А., Дашков Г.И., Цехомский В.А. Фотохромизм и его применение. - М.: Химия, 1977. - 280 с.);
б) динамические ослабители на жидких кристаллах на основе использования твист-эффекта и с локальной модуляцией (Блинов Л.М. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов. - М.: Наука, 1978. - 384 с.);
в) устройства на основе применения сегнетокерамических материалов (Брежнев В.А., Гарфинкель Б.И., Долгополый Ю.Е. и др. Перспективы пассивно-матричных жидкокристаллических экранов и быстродействующих затворов // Электрон, пром-сть. - 2002. - №1. - С. 14-24.);
г) оптические устройства на основе просветных или отражающих пространственно-временных модуляторов света (Томилин М.Г., Данилов В.В., Оптические устройства на жидких кристаллах для защиты наблюдателя от слепящих источников излучения // ОМП. - 2004. - №2. - С. 14-24.).
Недостатками известных способов и устройств защиты приборов ночного видения являются большие масса и габариты, низкое быстродействие и низкий коэффициент пропускания в отсутствие помех, недостаточный динамический диапазон изменения яркости источников оптических помех, необеспечение надежной защиты в широком спектральном диапазоне, высокая стоимость.
Также известно «Устройство защиты оптико-электронных и визуально-оптических приборов от лазерных помех» (патент на полезную модель №194453, приоритет от 03.06.2019 г., заявка №2019117138), состоящее из герметичного корпуса прибора с оптически прозрачным в спектральном диапазоне работы прибора входным окном, внутри которого в пространстве между входным окном и приемником лучистой энергии (фотоприемником или глазом наблюдателя) расположен оптический фильтр, ослабляющий энергию входящего через входное окно лучистого потока, отличающееся тем, что в качестве защитного оптического фильтра используется газовая среда, обладающая максимальным селективным поглощением на длине волны лазерного помехового 5 сигнала и минимальным ослаблением излучения во всех остальных участках спектрального диапазона работы подавляемого прибора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при использовании газовой селективно поглощающей среды оптическим ослабляющим фильтром является заполненный этим газом через размещенный на корпусе прибора штуцер с обратным клапаном внутренний 10 объем герметичного корпуса прибора.
Полезная модель относится к устройствам защиты оптико-электронных и визуально- оптических приборов от лазерных помех. Технический результат заключается в обеспечении безынерционного селективного ослабления помех лазерных сигналов в оптико-электронных и визуально-оптических приборах.
Недостатки этого метода: Метод позволяет защищать оптические и оптикоэлектронные приборы от воздействия лазерного излучения определенного набора длин волн, характерных для существующих наиболее распространенных источников излучения. Ширина спектра полосы подавления составляет десятки ангстрем или единицы нанометров (нм). Но длина волны существующих источников лазерного излучения зависит, в частности, от температуры. Например, в ручных приборах-обнаружителях встречного оптического наблюдения и прицеливания, использующих полупроводниковые лазерные диоды, длина волны зависит от внешней температуры среды и изменяется на 25 нм в диапазоне рабочих температур приборов (-40…+50)°С, что на порядок больше ширины подавления такого фильтра. Кроме этого, полупроводниковые лазерные диоды изготавливаются под заказ на заданную длину волны в широком видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. В общем случае существуют достаточно мощные лазеры различных типов с перестраиваемой в 1,5-2 раза длиной волны. Следовательно, предлагаемый фильтр помех не сможет обеспечить эффективной защиты оптических и оптико-электронных приборов от воздействия излучения в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн.
В предложенном техническом решении, в отличие от этого фильтра, реализована широкополосная защита всего ближнего инфракрасного диапазона до 1,6 мкм. Потери на пропускание рабочего видимого диапазона - не более 10%. Т.о. наш фильтр защищает от воздействия лазерного излучения ближнего инфракрасного диапазона: - оптические и оптико-электронные приборы от приборов-обнаружителей оптики (780…910) нм; - глаза стрелка и оптико-электронные приборы от помех или поражения, создаваемого лазерами дальномеров (0,905, 1,06 и 1,54 мкм), подсветчиками целей (1,06 мкм) и лазерного оружия.
Сущность полезной модели
Предложенное техническое решение направлено на решение задачи защиты снайпера (наблюдателя) от возможности быть обнаруженным приборами-обнаружителями такого класса. Такое устройство можно определить как «Анти-Антиснайпер».
Очевидным решением этой проблемы является установка перед прицелом или перед наблюдательным прибором оптического фильтра, который должен обеспечить следующее:
- без заметных искажений и потерь пропускать видимую для глаза снайпера (наблюдателя) рабочую (видимую) часть ЭМ спектра (диапазон 380-780 нм), что сохраняет функциональное назначение прицела;
- блокировать прохождение через этот оптический фильтр длин волн ЭМ спектра ближнего инфракрасного диапазона, т.е. более 780 нм. Эта часть спектра является рабочей для излучателей приборов-обнаружителей;
- быть незаметным для прибора-обнаружителя из-за возможного побочного переотражения от фильтра;
- обеспечивать ударную прочность и стойкость при его использовании на стрелковом оружии.
Подробное описание полезной модели
1. Изделие - оптическая насадка на прицел - конструктивно состоит из:
- оптического фильтра;
- 2 скошенных шайб, между которыми устанавливается указанный фильтр;
- оправки, в которой закрепляется указанные шайбы с фильтром, и которая закрепляется или устанавливается перед прицелом.
2. Оптический фильтр насадки является фильтром типа SP (short-pass), пропускающего короткие длины волн ЭМ спектра и не пропускающего более длинные.
Представляет собой плоскопараллельный диск из оптического кварцевого стекла с нанесенным на одну из его поверхностей специальным напылением. Это напыление и формирует согласно заданию заказчика:
- диапазон пропускаемых длин волн спектра и максимально допустимые потери при пропускании;
- длину волны отсечки длинных волн;
- крутизну фронта отсечки;
- максимально допустимый уровень пропускания длинных волн. Напыление, состоящее из десятков слоев, рассчитывается согласно заданию заказчика и наносится в вакуумных камерах на специализированных предприятиях.
3. Скошенные шайбы предназначены для установки между ними фильтра под заданным углом (у нас 2°). Скос на обеих шайбах находится на одной из их сторон. Шайбы при сборке обращены скошенными поверхностями друг к другу под одним углом. Между шайбами устанавливается оптический фильтр.
4. Оправка насадки предназначена для закрепления в ней скошенных шайб с фильтром и сопряжения насадки с передней частью прицела (у нас по резьбе, может быть с помощью хомута или в комбинации хомута с резьбой). В общем случае насадка может устанавливаться и отдельно перед прицелом на общей с прицелом планке. В этом случае у оправки должно быть соответствующее посадочное место на планку.
Конструкция
Особенности конструкции оптической насадки с отражающим фильтром:
- разработанный вариант насадки для конкретного оптического прицела сопрягается с ним по резьбе, которая находится на внутренней части оправы перед передней линзой. Такой вариант сопряжения может быть использован на всех прицелах и наблюдательных приборах, у которых есть подобная резьба;
- для прицелов и наблюдательных приборов, у которых нет резьбы на их передней части, планируется обеспечить сопряжение с помощью хомута, принадлежащего насадке, по внешней поверхности передней части прицела. Такой вариант сопряжения может быть использован и для прицелов с резьбой;
- для исключения обнаружения блика от отражающей насадки при дуэльной ситуации с прибором-обнаружителем фильтр в насадке установлен с заклоном 2°, за счет чего блик от фильтра уходит в сторону от оси подсвета на 35 м на дальности 1 км или 3,5 м на дальности 100 м.
- недостатком такого решения является то, что блик отводится в сторону в случайном направлении от оси подсвета и теоретически может быть обнаружен другим прибором;
- поскольку для каждой ориентации заклона фильтра насадки необходимо проводить пристрелку оружия, то насадка не подлежит съему с прицела или замене без необходимости проведения последующей пристрелки;
- случайное направление ориентации фильтра насадки потенциально создает опасность обнаружения отраженного излучения другими приборами. Для исключения этого предлагается зафиксировать эту ориентацию конструктивно (например, всегда вверх или вверх вправо), провести пристрелку и, в дальнейшем, обеспечить возможность съема или замены насадки без дополнительной пристрелки оружия;
- сделать это возможно, используя сопряжение прицела с насадкой с помощью хомута, который позволяет контролировать ориентацию заклона фильтра и надежно фиксировать насадку на прицеле. Если на прицеле есть резьба, описанная выше, то она также так же может быть использована для обеспечения большей жесткости сопряжения.
1. Реализация
1.1. Вариантами реализации отсечки ближнего инфракрасного диапазона ЭМ спектра (780-910 нм) от его прохождения в объектив прицела являются:
- поглощение фильтром этой части ЭМ спектра;
- отражение фильтром этой части ЭМ спектра.
1.2. Нами разработаны, изготовлены и испытаны оптические насадки на конкретный прицел, содержащие оптические фильтры обоих типов.
2. Испытания
2.1. Испытания насадок проводились с использованием трех наиболее эффективных приборов-обнаружителей, работающих на длинах волн 805, 850 и 905 нм. Это приборы «Сокол-2», «Призрак-М» и «Сокол-1» соответственно
2.2. Испытания показали следующее:
- насадка, содержащая фильтр, поглощающий инфракрасную часть спектра, надежно отсекает прохождение в прицел указанного инфракрасного излучения всех 3 приборов-обнаружителей и полностью защищает прицел от обнаружения, однако ощутимо снижает качество видения в рабочем (видимом) диапазоне длин волн. Вследствие этого насадка была забракована не подвергалась испытаниям по другим критериям согласно п. 2.2.;
- насадка, содержащая фильтр, отражающий инфракрасную часть спектра, надежно отсекает прохождение в прицел указанного инфракрасного излучения всех 3 приборов-обнаружителей и полностью защищает прицел от обнаружения. При этом качество видения в рабочем (видимом) диапазоне длин волн остается практически без изменений;
- дальнейшим испытаниям подвергались только 2 насадки, содержащие отражающий фильтр. Эти 2 насадки отличались длиной волны отсечки -770 и 780 нм;
- обе насадки успешно прошли испытания на ударную прочность и стойкость и практически не отличались по своему функциональному назначению.