ИНФРАКРАСНЫЙ ПРОЖЕКТОР ДЛЯ ЛЕГКОБРОНИРОВАННОЙ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ

Полезная модель относится к осветительным устройствам прожекторного типа и предназначена для защиты легкобронированной военной техники (ВТ) от оружия с оптико-визуальным каналом прицеливания (или наведения) при ведении боевых действий ночью или в условиях плохой видимости днем (дождь, туман).
В настоящее время на вооружении сухопутных войск находится большое количество легкобронированной ВТ, в частности боевых машин пехоты (БМП-1, БМП-2, БМП-3), которые остаются практически незащищенными от поражающего воздействия наиболее массовых средств поражения объектов бронетанковой техники - ручных и станковых противотанковых гранатометов (РПГ и СПГ) и противотанковых ракетных комплексов (ПТРК) с полуавтоматической командной системой наведения. В то же время эти машины имеют достаточную подвижность, надежность и еще не выработали свой ресурс.
Опыт военных конфликтов последних лет и результаты применения станции оптико-электронного подавления ТШУ-1-7 для индивидуальной защиты основных боевых танков указывают на необходимость использования подобных устройств для индивидуальной защиты легкобронированной ВТ при минимальных затратах средств и времени на ее модернизацию. Следует сразу отметить, что упомянутая выше станция ТШУ-1-7, входящая в состав комплекса «Штора», для размещения на легкобронированной ВТ не пригодна, т.к. во-первых, эта ВТ не обладает необходимым для функционирования ТШУ-1-7 энергоресурсом, а, во-вторых, из-за особенностей конструкции этой станции ее установка на легкобронированной ВТ затруднена [1].
В настоящее время легкобронированная ВТ снабжается инфракрасными (ИК) прожекторами типа ОУ-5 и Л-4 [2]. Эти ИК прожекторы предназначены для использования в качестве источников ИК подсветки в составе активных приборов ночного видения (ПНВ). Так ИК прожектор типа ОУ-5 [3], выбранный в качестве прототипа, содержит излучающий элемент в виде газоразрядной лампы и светопреобразующую оптическую систему в составе отражателя и ИК фильтра, перекрывающего выходное отверстие прожектора.
Очевидным достоинством ИК прожектора, выбранного в качестве прототипа, является то, что он представляет собой, по существу, устройство многоцелевого назначения, способное при незначительной модернизации выполнять наряду с ИК подсветкой функцию генератора ИК излучения для ослепления противника по каналу оптико-визуального прицеливания (или наведения).
Недостаток ИК прожектора, выбранного в качестве прототипа, заключается в том, что его функционирование осуществляется, как правило, в режиме непрерывного излучения, против ослепляющего действия которого существуют сравнительно простые способы защиты органов зрения.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в обеспечении эффективной защиты легкобронированной ВТ при ведении боевых действий ночью или в условиях плохой видимости от поражающего действия оружия с оптико-визуальным каналом прицеливания (наведения), используемого противником одновременно с пассивными ПНВ.
3
3
Заявляемый ИК прожектор как и ИК прожектор, выбранный в качестве прототипа, содержит излучающий элемент в виде газоразрядной лампы, блок питания газоразрядной лампы и светопреобразующую оптическую систему. Отличие от прототипа состоит в том, что заявляемый ИК прожектор дополнительно снабжен блоком токовой модуляции газоразрядной лампы по частоте, включенным между газоразрядной лампой и блоком питания, причем частота токовой модуляции составляет от 8 до 13 Гц, длительность импульсов токовой модуляции составляет 0,05 с, а величина интенсивности ИК излучения на выходе светообразующей оптической системы составляет не менее 0,18·10 кд, но не более 1,35·10 кд. Следует отметить, что блок токовой модуляции газоразрядной лампы может быть выполнен с возможностью автоматического сканирования частоты токовой модуляции в диапазоне от 8 до 13 Гц.
На фиг.1 приведена блок-схема варианта конкретного выполнения заявляемого ИК прожектора для легкобронированной ВТ. В данном конкретном случае ИК прожектор содержит излучающий элемент, выполненный в виде газоразрядной лампы 1, блок питания 2, который подключен к газоразрядной лампе 1 через блок токовой модуляции газоразрядной лампы по частоте 3, и пульт управления 4. Предлагаемая конструкция ИК прожектора обеспечивает его работу в двух режимах - режим «ИК подсветка» и режим «Защита». Переход с одного режима на другой осуществляется подачей команды с пульта управления 4.
Прожектор работает следующим образом. В режиме «ИК подсветка» по команде с пульта управления 4 блок токовой модуляции 3 отключен и горения газоразрядной лампы 1 осуществляются в непрерывном режиме. Оптическое излучение от газоразрядной лампы 1 преобразуется светопреобразующей оптической системой (на фиг.1 не показана) в пучок ИК излучения заданной расходимости. При подаче с пульта управления команды на переход в режим функционирования «Защита» включается блок токовой модуляции газоразрядной лампы по частоте 3 и газоразрядная лампа 1 переходит в импульсный режим генерации оптического излучения, причем частота импульсов излучения (8-13 Гц) и их длительность (0,05 с) определяются программой, заложенной в блок 3, а интенсивность импульсов излучения определяется программой, заложенной в блок 2.
Принцип действия ИК прожектора в режиме «Защита» основан на известном принципе постановки активной помехи в оптиковизуальный канал прицеливания атакующего противника [4]. Фактически ИК прожектор, установленный на легкобронированной ВТ, в режиме «Защита» формирует в направлении на наступающего противника активную помеху, структура которой учитывает особенности восприятия человеком видеоинформации как непосредственно, так и через пассивный ПНВ. При этом излучение активной помехи от ИК прожектора преобразуется ПНВ, входящего в состав канала оптико-визуального прицеливания (или наведения) противника, в видимое излучение той же структуры, которое в конечном итоге и приводит противника в состояние недееспособности.
Функция зрения человека является многофакторным психофизиологическим процессом преобразования первичного светового возбуждения (раздражения) в зрительное ощущение (т.е. в факт осознания) и осуществляется т.н. зрительным анализатором, который состоит из трех отделов - периферийного (собственно глаз), проводящего и центрального (кора больших полушарий головного мозга, преимущественно затылочных долей). Видимое излучение (свет) воспринимается глазом и преобразуется в первичные импульсы соответствующей структуры, которые через проводниковую часть зрительного анализатора поступают в центральный отдел, трансформируясь в зрительные образы. Известно [5, 6, 7], что, во-первых, зрительные образы в сознании человека возникают и исчезают не мгновенно, а с некоторым запозданием относительно момента возникновения или окончания светового раздражения на сетчатку глаза - время инерции составляет от 0,05 с до 0,2 с, а, во-вторых, электрическая активность головного мозга человека, находящегося в состоянии покоя, характеризуется т.н. α-ритмом - колебаниями с частотой 8-13 Гц, который исчезает при воздействии зрительных раздражителей. Зрительная работоспособность, т.е. способность выполнять зрительную работу и поддерживать высокую степень мобилизации зрительных функций, сохраняется при условии последовательного решения зрительных задач всеми тремя отделами зрительного анализатора, причем нормальное функционирование периферийного отдела определяется в основном энергетическим аспектом воспринимаемого светового сигнала, а нормальное функционирование центрального отдела зрительного анализатора определяется его информационной составляющей. Следовательно световая стимуляция зрительного анализатора пульсирующим светом, частота пульсаций которого соответствует α-ритму, приводит к нарушению нормального соотношения между процессами возбуждения и торможения центрального отдела анализатора, нарушению восприятия и узнавания зрительных образов в сознании человека и, соответственно, приводит к снижению эффективности применения оружия с оптико-визуальными средствами прицеливания (или наведения) за счет ухудшения видимости цели оператором, потери им пространственной ориентации и в ряде случаев (в зависимости от индивидуальной чувствительности) впадение в состояние, которое предшествует эпилептическому припадку.
Принято считать, что α-ритм среднестатистического зрительного анализатора составляет порядка 10 Гц (но с учетом индивидуальных особенностей атакующего противника диапазон частот светового воздействия на глаз оператора в боевых условиях должен составлять от 8 до 13 Гц).
-6
2
5
5
2
5
2
При визуальном наблюдении источника света периферийный отдел зрительного анализатора (глаз) реагирует непосредственно на яркость источника в достаточно широком диапазоне [6] - от 2·10 кд/м до 2·10 кд/м (т.н. слепящая яркость). Принято считать, что величина яркости источника света для его нормального восприятия глазом должна (не менее чем на 30%) превышать порог яркости, но не превышать слепящей яркости (составлять не более 80% слепящей яркости). Таким образом, непосредственно воспринимаемая глазом яркость (видимый диапазон оптического спектра) должна составлять от 0,21·10 кд/м до 1,6·10 кд/м.
4
Совершенно очевидно, что канал оптико-визуального прицеливания (или наведения) в ИК диапазоне организован аналогично - физиологическое преобразование лучистой энергии в энергию нервного процесса. Отличие состоит только в том, что канал оптико-визуального прицеливания (наведения) в ИК диапазоне дополнительно содержит электронно-оптический преобразователь - основной элемент ПНВ, посредством которого невидимый глазом сигнал в ИК диапазоне преобразуется в видимый и, соответственно, воспринимаемый глазом сигнал. В настоящее время операторы РПГ, СПГ и ПТРК при ведении боевых действий в ночных условиях как правило используют пассивные ПНВ, спектральный диапазон чувствительности которых соответствует спектру излучения ИК прожектора для подсветки целей, а коэффициент преобразования ЭОП ПНВ составляет порядка 5·10 [2].
3
3
Таким образом, с учетом того, что эффективная дальность стрельбы составляет не более 1000 м, а угол излучения ИК прожектора не превышает 1,5°, величина интенсивности ИК излучения на выходе светооптической системы ИК прожектора должна составлять не менее 0,18·10 кд, но не более 1,35·10 кд.
Заявляемый ИК прожектор способен обеспечивать защиту легкобронированной ВТ от РПГ, СПГ и ПТРК с полуавтоматической командной системой управления в течение всего времени нахождения в зоне вероятного обстрела. Предлагаемое решение дает возможность модернизировать легкобронированную ВТ при минимальных затратах средств и времени непосредственно у пользователя путем поставки необходимых для модернизации ИК прожектора элементов.
Промышленная применимость заявляемого ИК прожектора определяется возможностью его многократного воспроизведения в процессе производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологии.
Литература:
1. С.К.Артюх, П.М.Юхно, А.С.Евстафеев, О.Д.Одинцов «Основные направления развития СОЭП для индивидуальной защиты ОБТТ», труды десятой научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности», Санкт-Петербург, 2009, с.136.
2. Ю.Г.Басов, А.Г.Раквиашвили, В.В.Сысук «Специальная светотехника», Минск, Изд. центр БГУ, 2008.
3. Светотехника, №3, 2004, стр.31.
4. Патент на ПМ №62451, F41H 13/00.
5. Д.Хьюбел «Глаз, мозг, зрение», Мир, 1990.
6. Н.П.Гвоздева, К.И.Коркина «Теория оптических систем и оптических измерений», М.: Мир, 1990.
7. А.Н.Лунзов «Инерция зрения», М.: Оборонгаз, 1961.