ПРИЦЕЛ-ДАЛЬНОМЕР ДЛЯ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ И ГРАНАТОМЕТОВ
AIMING RANGEFINDER-SIGHT FOR SMALL ARMS AND GRENADE LAUNCHERS

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к устройствам для прицеливания со встроенным импульсным лазерным дальномером, и может использоваться для прицеливания с измерением дальности при стрельбе из стрелкового оружия и гранатометов.
Точность стрельбы из стрелкового оружия с использованием оптического прицела определяется точностью измерения дальности до цели, учетом условий стрельбы (температура, давление, угол места цели, скорость ветра) и баллистических характеристик оружия, а также точностью установки соответствующего угла прицеливания.
Известны оптические прицелы, в которых определение дальности и ввод угла прицеливания производятся стрелком вручную (Наставление по стрелковому делу. 7,62 мм снайперская винтовка Драгунова (СВД). Москва, Военное издательство, 1988 г., стр.43-46).
Недостатком таких прицелов является низкая точность прицеливания, ограниченная невысокой точностью определения дальности, которая зависит от опыта стрелка.
Известен оптический прицел со встроенным импульсным лазерным дальномером Zeiss Victory Diaranqe M 3-12x 56 T (Zeiss Victory Diaranqe M 3-12x 56 T. Проспект фирмы Zeiss, декабрь 2005 г.). Прицел содержит параллельные друг другу визирно-приемный канал и излучающий канал. Визирно-приемный канал содержит оптически связанные объектив, спектроделитель, оборачивающую систему, сетку с дальномерным знаком и окуляр, а также оптически связанное посредством спектроделителя с объективом фотоприемное устройство, выход которого связан со входом микропроцессора - измерителя временных интервалов (ИВИ). Излучающий канал содержит лазерный излучатель и передающую оптическую систему. Вход лазерного излучателя связан с выходом ИВИ. На сетке с дальномерным знаком размещены прицельный знак и цифровой индикатор дальности. Прицельный знак неподвижен. Второй выход ИВИ связан с цифровым индикатором дальности. Стрелок совмещает цель с неподвижным прицельным знаком, производит измерение дальномером дальности до цели, а затем вручную производит ввод углов прицеливания относительно прицельного знака, исходя из измеренной дальности.
Такой прицел также не обеспечивает точного прицеливания, т.к. ввод углов прицеливания производится стрелком вручную с шагом 1 см на дистанции 100 м и не учитываются поправки на условия стрельбы при отклонении условий стрельбы от нормальных и баллистические характеристики оружия.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому - прототипом - является прицел-дальномер для стрелкового оружия по патенту РФ №92946 от 24.11.2009 г., МПК F41G 1/38, G01S 17/08, G02В 23/00.
Указанный прицел-дальномер содержит излучающий и визирно-приемный каналы, устройство цифровой индикации дальности в поле зрения окуляра, измеритель временных интервалов, прицельную сетку с прицельным знаком, выполненным в виде прозрачных линий на непрозрачном фоне сетки, подсвеченную первым светодиодом, канал проецирования изображения прицельного знака в фокальную плоскость окуляра, механизм поворота зеркала, датчик обратной связи, баллистический вычислитель с введенными в его программу баллистическими данными различных типов оружия, оснащенный устройством выбора типа оружия, и датчик температуры. Излучающий канал содержит оптически связанные лазер и передающую оптическую систему. Визирно-приемный канал содержит оптически связанные объектив, спектроделительную призму, оборачивающую систему, сетку с дальномерным знаком и окуляр, а также оптически связанное с объективом посредством спектроделительной призмы фотоприемное устройство, выходом связанное со входом измерителя временных интервалов. Выход измерителя временных интервалов связан с лазером. Канал проецирования изображения прицельного знака в фокальную плоскость окуляра содержит второй объектив и зеркало, оптически связанные с прицельной сеткой и посредством спектроделительной призмы - с окуляром. Механизм поворота зеркала содержит связанный с выходом устройства управления электродвигателем шаговый линейный электродвигатель, вал которого механически связан с рычагом, закрепленным на оси поворота зеркала. Датчик обратной связи содержит оптически связанные второй светодиод, щелевую диафрагму, закрепленную на рычаге, и линейку фотоприемников, выходом связанную с входом устройства управления электродвигателем. Первый вход баллистического вычислителя связан с выходом измерителя временных интервалов, второй вход - с выходом датчика температуры, а первый и второй выходы - соответственно с входом устройства цифровой индикации дальности и входом устройства управления электродвигателем.
Прототип имеет следующие недостатки.
1. Ввод углов прицеливания осуществляется перемещением прицельного знака по полю зрения прицела. Поле зрения прицела ограничивает угол перемещения прицельного знака. При нарастании видимого увеличения прицела угол поля зрения уменьшается, углы перемещения прицельного знака также уменьшаются. Такой прицел-дальномер может применять только малые видимые увеличения.
2. Прицельный знак, перемещаемый по полю зрения прицела-дальномера, при больших углах прицеливания находится в самой нижней части поля зрения, что затрудняет прицеливание из стрелкового оружия и делает невозможным использование такого прицела-дальномера с малым полем зрения для гранатометов, т.к. гранатометы имеют большие углы прицеливания, превышающие угловое поле зрения прицела-дальномера.
3. Прицельный знак вводится в поле зрения прицела-дальномера коллимационным способом, он светящийся. В определенных условиях (светлый фон, высокая освещенность) это затрудняет прицеливание.
4. В устройстве имеются прицельный знак и дальномерный знак. Дальномерный знак неподвижен, прицельный знак перемещается на угол прицеливания в зависимости от измеренной дальности. При измерении дальности на цель наводится дальномерный знак, затем при прицеливании на цель наводится прицельный знак. На эту операцию требуются определенные затраты времени, что замедляет процесс подготовки к выстрелу, а следовательно, снижает точность стрельбы. Кроме того, стрелок может перепутать знаки и прицелиться дальномерным знаком, что приведет к гарантированному промаху.
Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего получение следующих технических результатов: достижение большего видимого увеличения прицела, расширение диапазона освещенности, при которой возможно комфортное прицеливание, упрощение процесса прицеливания, сокращение времени прицеливания и количества промахов, возможность использования для гранатометов.
Указанные технические результаты достигаются тем, что ввод углов прицеливания осуществляется перемещением изображения цели относительно неподвижной прицельной сетки, измерение дальности и прицеливание осуществляется при помощи одного прицельного знака.
Поставленная задача решается следующим образом. Устройство, как и прототип, содержит излучающий канал, содержащий оптически связанные лазер и передающую оптическую систему, визирно-приемный канал, содержащий оптически связанные объектив, спектроделительную призму, оборачивающую систему, сетку и окуляр, а также оптически связанное с объективом посредством спектроделительной призмы фотоприемное устройство, прицельный знак, светодиод для подсветки сетки, устройство цифровой индикации дальности в поле зрения окуляра и измеритель временных интервалов, входом связанный с выходом фотоприемного устройства, а выходом - с лазером, баллистический вычислитель с введенными в его программу баллистическими данными различных типов оружия, оснащенный устройством выбора типа оружия и боеприпаса, и датчик температуры, при этом первый вход баллистического вычислителя связан со вторым выходом измерителя временных интервалов, второй вход - с выходом датчика температуры, а первый выход - с входом устройства цифровой индикации дальности. В отличие от прототипа в нем выполнено следующее:
- он дополнительно содержит перископическую оптическую систему, оптически связанную с излучающим и визирно-приемным каналами,
- первый отражающий элемент перископической оптической системы оснащен механизмом поворота вокруг горизонтальной оси, содержащим шаговый электродвигатель, связанный с выходом устройства управления электродвигателем,
- второй отражающий элемент перископической оптической системы выполнен с возможностью его поворота вокруг вертикальной оси,
- второй выход баллистического вычислителя связан со входом устройства управления электродвигателем,
- прицельный знак размещен на сетке визирно-приемного канала.
Перископическая оптическая система может выполняться из двух оптически связанных элементов: двух зеркал, или двух призм, или зеркала и призмы. Зеркальная система предпочтительней, т.к. имеет меньшую массу.
В качестве шагового электродвигателя могут использоваться линейный или нелинейный электродвигатели. При использовании линейного электродвигателя его вал механически связан с рычагом, закрепленным на оси поворота первого отражающего элемента перископической системы.
Поворот второго отражающего элемента перископической системы вокруг вертикальной оси может осуществляться автоматически или вручную. Ручной поворот применяется для согласования прицела-дальномера с оружием. Ручной механизм поворота второго отражающего элемента вокруг вертикальной оси выполняется в виде винтовой пары или рычажного механизма. Автоматическая система может применяться для ввода боковых углов прицеливания (поправки на ветер, боковую скорость цели). Для осуществления автоматического поворота второй отражающий элемент может оснащаться механизмом поворота вокруг вертикальной оси, содержащим второй шаговый электродвигатель, связанный с выходом второго устройства управления электродвигателем. В качестве второго шагового электродвигателя может также использоваться линейный или нелинейный электродвигатель. Вал линейного электродвигателя механически связан с рычагом, закрепленным на оси поворота второго отражающего элемента перископической системы.
Для осуществления контроля угла поворота первого отражающего элемента перископической системы, обеспечивающего заданное положение изображения прицельного знака относительно изображения цели, устройство дополнительно оснащается датчиком обратной связи, содержащим оптически связанные второй светодиод, щелевую диафрагму, закрепленную на рычаге, связанном с первым отражающим элементом, и линейку фотоприемников, выходом связанную с входом устройства управления электродвигателем. В качестве датчика обратной связи можно использовать прецизионный резистор, связанный с осью первого отражающего элемента и входом устройства управления электродвигателем.
Для учета поправок на давление при отклонении условий стрельбы от нормальных прицел-дальномер дополнительно содержит датчик давления, выходом связанный с третьим входом баллистического вычислителя.
Баллистический вычислитель и устройство управления электродвигателем могут быть выполнены в виде отдельных устройств или на одном микропроцессоре. При наличии второго устройства управления электродвигателем оно также может быть реализовано на этом же микропроцессоре.
В прицеле-дальномере может использоваться твердотельный или полупроводниковый лазер.
Пример конкретного выполнения прицела-дальномера с перископической зеркальной системой приведен на чертеже.
На чертеже цифрами обозначены: зеркало 1, шаговый линейный электродвигатель (ШЛЭ) 2, устройство управления электродвигателем (УУЭ) 3, баллистический вычислитель (БВ) 4, датчик температуры (ДТ) 5, цифровой индикатор дальности (ЦИД) 6, линза 7, призма 8, фотоприемное устройство (ФПУ) 9, объектив 10, спектроделительная призма 11, сетка с прицельным знаком 12, светодиод 13, оборачивающая система 14, окуляр 15, измеритель временных интервалов (ИВИ) 16, лазер 17, передающая оптическая система 18, зеркало 19, ручной механизм 20 поворота зеркала.
Прицел-дальномер для стрелкового оружия и гранатометов содержит перископическую зеркальную систему, образованную зеркалами 1 и 19. Зеркало 19 оптически связано с излучающим каналом, образованным оптически связанными оптической системой 18 и лазером 17. Зеркало 19 оптически связано с визирно-приемным каналом, образованным оптически связанными объективом 10, спектроделительной призмой 11, сеткой 12 с прицельным знаком, оборачивающей системой 14 и окуляром 15, а также фотоприемным устройством 9, оптически связанным с объективом 10 посредством спектроделительной призмы 11. Кроме того, прицел-дальномер содержит измеритель временных интервалов 16, цифровой индикатор дальности 6, механизм поворота зеркала 1, содержащий шаговый линейный электродвигатель 2, вал которого механически связан с рычагом, закрепленным на оси поворота зеркала 1, связанный с выходом устройства 3 управления электродвигателем, баллистический вычислитель 4, датчик температуры 5, светодиод 13. Зеркало 19 оснащено ручным механизмом 20 поворота вокруг вертикальной оси, выполненным в виде винтовой пары.
Спектроделительная призма 11 обеспечивает пропускание видимого света и отражение инфракрасного излучения. Оптические оси передающей оптической системы 8 и объектива 10 параллельны друг другу. Прицельный знак выполнен в виде непрозрачных линий на прозрачном фоне сетки 12.
В прицеле-дальномере использован полупроводниковый лазер 17. Лазер 17, а именно вход устройства накачки лазерного излучателя, связан с выходом измерителя временных интервалов 16. Выход фотоприемного устройства 9 связан со входом измерителя временных интервалов 16.
Цифровой индикатор дальности 6 выполнен на основе матрицы излучающих диодов и оптически связан с окуляром 15 посредством проекционной системы, образованной линзой 7 и призмой 8. Цифровой индикатор дальности 6 может быть размещен непосредственно на сетке 12 при выполнении ее в виде матрицы жидкокристаллических элементов.
Баллистический вычислитель 4 содержит программу, в которую введены баллистические данные различных типов оружия, и оснащен устройством выбора стрелком типа оружия и боеприпаса. Первый вход баллистического вычислителя 4 связан с выходом ИВИ 16, второй вход - с выходом датчика температуры 5, а первый и второй выходы - соответственно со входом цифрового индикатора дальности 6 и входом устройства 3 управления электродвигателем. Баллистический вычислитель и устройство 3 управления электродвигателем могут быть выполнены в виде отдельных устройств или на одном микропроцессоре.
Устройство работает следующим образом.
Стрелок (гранатометчик) согласовывает ось канала ствола оружия с визирной осью прицела-дальномера. Согласование осей по горизонту осуществляется ручным механизмом 20 поворота в виде винтовой пары, а по вертикали - поворотом зеркала 1 механизмом поворота, содержащим шаговый линейный электродвигатель 2.
Стрелок задает на баллистическом вычислителе 4 тип применяемого оружия и/или боеприпаса. Наводит прицельный знак на цель и измеряет дальность. При измерении дальности с ИВИ 16 на лазер 17 поступает электрический импульс запуска лазера, одновременно ИВИ 16 начинает отсчет времени, а импульс лазерного излучения направляется на цель. Отраженный от цели импульс излучения попадает на объектив 10 визирно-приемного канала и через спектроделительную призму 11 поступает на ФПУ 9. Электрический сигнал с ФПУ 9 поступает на ИВИ 16. Дальность до цели определяется ИВИ 16 путем измерения временного интервала между излученным (запуском лазера 17) и отраженным импульсами.
Измеренное значение дальности поступает на баллистический вычислитель 4, на который одновременно поступает значение температуры с датчика температуры 5. Баллистический вычислитель 4 по значениям измеренной дальности, температуры и имеющимся в его программе баллистическим характеристикам выбранного типа оружия вычисляет угол прицеливания и выдает соответствующий сигнал на устройство управления электродвигателем 3, а также выдает сигнал на цифровой индикатор дальности 6. При наличии датчика давления (на чертеже не показан) дополнительно учитывается отклонение давления от нормальных условий.
Устройство управления электродвигателем 3 преобразует поступивший с баллистического вычислителя 4 сигнал в импульсы управления шаговым линейным электродвигателем 2, вызывающие соответствующий поворот зеркала 1 вокруг горизонтальной оси. Это приводит к перемещению в поле зрения окуляра 15 изображения цели относительно неподвижного прицельного знака на сетке 12. Изображение цели проецируется в поле зрения прицела-дальномера посредством зеркал 1 и 19, объектива 10, спектроделительной призмы 11. Значение дальности высвечивается на цифровом индикаторе 6 и проекционной системой - линзой 7 и призмой 8 - проецируется в поле зрения окуляра 15. Прицельный знак наблюдается темным на прозрачном фоне сетки 12, что обеспечивает комфортное прицеливание в цель на светлом фоне, а также при любой освещенности, в т.ч. при крайне высокой освещенности. При недостаточной освещенности прицельный знак подсвечивается светодиодом 13.
В предлагаемом устройстве прицельный знак всегда находится в центре поля зрения прицела. При прицеливании, в т.ч. на большие дальности, и установке большого коэффициента видимого увеличения угол прицеливания обеспечивается углом разворота зеркала 1 и не ограничивается полем зрения прицела-дальномера. Такое устройство универсально: может использоваться и для стрелкового оружия, и для гранатометов.
Т.к. измерение дальности стрелок производит прицельным знаком, ему не требуется, как в прототипе, дополнительное время на повторное прицеливание для осуществления выстрела, в результате сокращается время подготовки выстрела, повышается точность стрельбы (уменьшается количество промахов), процесс прицеливания упрощается.
При необходимости контроля угла поворота зеркала 1 устройство дополнительно оснащается датчиком обратной связи. Датчик обратной связи (на чертеже не показан) содержит оптически связанные светодиод, щелевую диафрагму и линейку фотоприемников, выходом связанную с входом устройства управления электродвигателем 3. Светодиод закрепляется на рычаге зеркала 1. Излучение светодиода, ограниченное щелевой диафрагмой, попадает на линейку фотоприемников. Сигнал с линейки фотоприемников поступает в устройство управления электродвигателем 3, где он сравнивается с сигналом, поступившим с баллистического вычислителя 4, и при их неравенстве на шаговый линейный электродвигатель 2 подается дополнительное количество импульсов, в результате чего зеркало 1 поворачивается и угол прицеливания уточняется.
Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемое изобретение позволяет получить следующие технические результаты: достижение большего видимого увеличения прицела, расширение диапазона освещенности, при которой возможно комфортное прицеливание, упрощение процесса прицеливания, сокращение времени прицеливания и количества промахов, возможность использования устройства для гранатометов.